Qui était Héron d’Alexandrie, et quelles machines a-t-il décrites?

Héron d’Alexandrie a écrit certaines des plus anciennes instructions qui nous soient parvenues pour construire des machines qui bougent d’elles-mêmes. Ses livres décrivent des oiseaux qui chantent quand l’eau s’écoule, des figurines qui versent à boire, des portes qui s’ouvrent quand on allume un feu et un petit théâtre dont les scènes se déroulent sans que personne y touche.

Aucune de ces machines ne pense. Mais elles montrent une étape clé sur la longue route vers l’informatique : l’idée qu’on peut préparer à l’avance une suite d’actions et laisser une machine l’exécuter seule. En 2019, cette idée se trouve sous chacun des programmes que nous utilisons.

Quand et où Héron a vécu

Très peu de choses sont certaines sur la vie de Héron. Son nom et sa ville, Alexandrie, en Égypte, sont à peu près tout ce qu’on en sait. Même son siècle a fait débat. La préface de la traduction anglaise de 1851 de ses Pneumatiques examine des estimations qui le situaient n’importe où entre le IIIe et le Ier siècle av. J.-C. Les ouvrages de référence modernes le placent plus tard, au Ier siècle de notre ère, et donnent souvent pour sa vie les dates approximatives de 10 à 70.

Alexandrie faisait alors partie de l’Empire romain, mais restait un centre du savoir grec, avec la célèbre Bibliothèque et le Mouseion, une institution de recherche. Beaucoup des écrits de Héron ressemblent à des notes de cours sur les mathématiques, la mécanique et la pression de l’air, ce qui laisse croire qu’il y enseignait.

Ce qu’il a écrit

Plusieurs livres de Héron ont survécu, certains en grec, d’autres seulement en traduction arabe ou latine. Deux comptent le plus pour cette histoire :

Les Pneumatiques, sur des machines actionnées par la pression de l’air, de la vapeur et de l’eau. La traduction anglaise de 1851 énumère 78 appareils.
Les Automates, sur des appareils qui produisent des prodiges dans les temples et les théâtres, comme des portes qui s’ouvrent d’elles-mêmes et des statues qui versent du vin.

Un échantillon d’appareils des Pneumatiques donne une idée de l’étendue de son travail :

Appareil	Ce qu’il fait
Oiseau siffleur	Une figurine d’oiseau siffle quand l’eau qui s’écoule pousse de l’air dans un tuyau.
Vase à pièce de monnaie	Une pièce glissée dans la fente libère une quantité mesurée d’eau, un ancêtre du distributeur automatique.
Automate buveur	Une figurine « boit » un liquide qu’on lui présente.
Figurines dansantes	L’air chaud d’un feu d’autel fait tourner des figurines dans une danse.
Portes de temple	Allumer un feu sur un autel fait s’ouvrir les portes, qui se referment quand il s’éteint.
Appareils à vapeur	Un jet de vapeur maintient une balle en l’air, et des chaudières à vapeur font chanter un merle ou souffler un Triton dans une corne.

Comment fonctionnent les portes du temple

Les portes du temple sont un bon exemple de la pensée de Héron, parce qu’on peut en suivre chaque étape :

On allume un feu sur un autel creux. L’air à l’intérieur se réchauffe et se dilate.
L’air qui se dilate passe par un tube jusque dans une sphère fermée à moitié remplie d’eau.
La pression pousse l’eau par un tuyau coudé dans un seau suspendu à des chaînes.
Le seau s’alourdit et descend. Ses chaînes sont enroulées autour des pivots des portes : en descendant, il les fait tourner et s’ouvrir.
Quand le feu s’éteint, l’air se refroidit, l’eau est aspirée dans la sphère, le seau s’allège et un contrepoids de plomb referme les portes.

Aux yeux des fidèles, on aurait dit que les dieux avaient accepté l’offrande. Pour Héron, c’était une chaîne de causes et d’effets : chaleur, pression, poids, mouvement.

À essayer : choisissez quelque chose d’automatique chez vous, comme un réservoir de toilette ou un thermostat. Écrivez ses étapes comme celles des portes de Héron ci-dessus, du déclencheur au résultat. Vous venez de décrire un système de commande simple.

Le théâtre mécanique et le chariot programmable

Les Automates de Héron vont plus loin. Il y décrit une pièce entièrement mécanique, d’environ dix minutes, actionnée par des cordes et des nœuds enroulés autour d’un cylindre qui tourne. À mesure qu’un poids en chute faisait tourner le cylindre, les cordes tiraient à tour de rôle, les scènes changeaient, les figurines bougeaient, et le tonnerre grondait quand des billes de métal tombaient sur un tambour caché.

Il a aussi décrit un petit chariot mû par un poids qui descend. Les mouvements du chariot étaient déterminés par la façon dont des ficelles étaient enroulées autour de son essieu moteur. Changez l’enroulement et vous changez ce que fait le chariot.

Peut-on dire que les machines de Héron étaient programmées?

Dans un sens limité, mais réel, oui. Un programme est un ensemble d’instructions, préparées à l’avance, qu’une machine suit étape par étape sans que quelqu’un guide chaque mouvement. Le théâtre et le chariot de Héron correspondent à cette description. Les « instructions » sont physiques : le tracé de la corde autour d’un essieu, l’ordre des nœuds et des chevilles. Enroulez la corde autrement et la même machine exécute une autre séquence. Cette séparation entre la machine et les instructions qu’elle suit est au cœur de la programmation.

Ce que les machines de Héron ne peuvent pas faire, c’est réagir au monde de façon souple. Elles ne perçoivent pas, ne décident pas et n’apprennent pas. Une fois lancées, elles jouent leur séquence jusqu’au bout, comme une boîte à musique. Les ordinateurs modernes ajoutent deux choses qui manquaient à Héron : la capacité de stocker et de modifier facilement des instructions, et la capacité de bifurquer, en faisant une chose ou une autre selon ce qu’ils détectent.

C’est pourquoi les historiens de l’informatique commencent souvent par Héron. En 2019, un assistant vocal qui répond à une question ou un programme de jeu qui choisit un coup suit encore des instructions, bien que beaucoup plus complexes, dont une bonne partie est apprise à partir de données plutôt qu’enroulée à la main. L’idée de base, préparer des actions à l’avance et laisser une machine les exécuter, était déjà sur papier à Alexandrie il y a près de deux mille ans.