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Jean Legras et l'Aventure Informatique

Article paru dans la revue « Pays Lorrain » en 2003

(Numéro spécial - texte de A. RENAUX écrit en 1995)

photo en grand

Evidemment, on ne peut pas ne pas penser que Jean Legras était programmé pour enfanter l’informatique en Lorraine. Issu d’une famille adonnée à l’enseignement depuis plusieurs générations à Mirecourt et à Saint Dié, fils d’un professeur de mathématiques, son entourage et lui-même n’envisageraient d’autre vocation et le parcours était comme déjà tracé dès sa naissance, 13 juillet 1914 à Soissons où son père était en poste à la veille de la guerre. Après celle-ci son père fut nommé à Nancy et Jean Legras fit toutes ses études au Lycée Henri Poincaré, y compris la préparation à l’Ecole Normale Supérieure où il entra à dix neuf ans en octobre 1933. Il fut quatrième à l’agrégation de mathématiques en juillet 1936 et, après sa quatrième année d’Ecole, obtint une bourse Arconati (1937-1938) puis une bourse doctorale (1938-1939) qui prit la forme d’une nomination, le 19 novembre 1938, de chef de travaux à la Faculté des Sciences de Nancy en remplacement de Marx, nomination seulement due à un travail d’examinateur à l’Ecole des Mines.

Elève du célèbre mécanicien Joseph Pérès, Jean Legras avait donné les premiers résultats de ses études sur l’aile portante le 28 mars 1938 à l’Académie, dans un compte rendu « Sur une équation intégrale à partie principale ».

Manifestant sa foi dans l’avenir malgré la nouvelle guerre prévisible, il épousa Mademoiselle Madeleine Moreau le 12 avril 1939. Mais dès le 16 septembre il entamait un long service militaire, d’abord à l’intérieur jusqu’au 31 janvier 1940, puis en zone des armées. Cela n’interrompit pas son travail au début, ce qui se montra dans un deuxième compte rendu, le 4 mars 1940, « sur un cas de résolution explicite de l’équation de l’aile portante ». Cependant les combats de mai-juin furent fatals à ses travaux de thèse, tous perdus avec la cantine de l’auteur, lui-même fait prisonnier le 20 juin à Rambervillers.

Suivirent deux rudes années auxquelles Jean Legras mit fin en simulant la folie, exploit qu’il fut l’un des derniers à pouvoir accomplir, les Allemands ayant interrompu tout rapatriement sanitaire d’officiers, à la suite de l’évasion du Général Giraud. De retour le 28 octobre 1942, Jean Legras fut aussitôt nommé professeur de mathématiques supérieures au lycée de Nancy, poste qu’il occupa deux ans avant d’être détaché au CNRS le 30 septembre 1944. Il fallait reconstituer toutes les archives perdues. Le travail et la famille éclairèrent ces années difficiles, son fils Bernard né le 24 juin 1943 et sa fille Christiane le 11 novembre 1944. Deux comptes rendus à l’Académie marquèrent le retour à la vie normale, le 5 mars 1945 : « Contribution à la théorie de la surface portante » et le 20 août suivant : « Généralisation de la théorie du segment portant au cas de l’aile en dérive », que Legras compléta dans un rapport au Congrès de l’Aviation française d’avril 1945, sur la « Généralisation de l’équation de Prandtl au cas de l’aile en flèche ». La concrétisation de ces travaux intervint le 6 mai 1946, soutenance de sa thèse « Contribution à l’étude de l’aile portante », qui fut publiée par le Ministère de l’Air en 1949.

« Cet excellent travail témoigne, et il n’est point le seul à porter ce témoignage, de l’effort confiant et efficace des jeunes qui, aux moments les plus sombres, ont toujours escompté une renaissance de l’Aérodynamique française » (J. Pérès). Dix années encore, Jean Legras s’attachera ainsi à étendre nos connaissances en mécanique des fluides, qu’il s’agisse de « l’aile étroite en V » au congrès de Mécanique Appliquée de Paris en septembre 1946, de « l’influence de l’attaque oblique et de la non-permanence du mouvement » publié aux Cahiers d’Aéronautique en octobre 1947, ou de « l’étude théorique de l’effet de puits » dans un compte rendu du 5 mai 1947, ou des « Efforts aérodynamiques sur un profil en mouvement oscillant amorti » dans un compte rendu du 10 octobre 1949 qui examine l’écoulement plan incompressible autour d’un profil mince.

Il publiera également plusieurs articles dans « la recherche aéronautique » sur l’hélicoplane et sur l’aile en flèche. On notera encore les trois comptes rendus de 1951-1952 sur la méthode de Lighthill et ses applications à l’étude des ondes de choc et ses travaux sur l’aile élancée de 1954 : « la première approximation modifiée » et « la seconde approximation de l’aile élancée en écoulement subsonique ».

Toutes ces études ne sont pas seulement théoriques. D’une part l’application numérique n’est jamais oubliée, d’autre part Jean Legras travaille toujours en collaboration : « les vraies mathématiques appliquées se font nécessairement en collaboration car on ne maîtrise pas le contexte », dit-il. Ce fut d’abord avec l’ONERA. (Office National d’Etudes et Recherches Aéronautiques), ce sera plus tard avec le CNET (Centre National d’Etudes des Télécommunications), mais toujours dans des contacts de personne à personne, non avec les institutions, et toujours aussi pour résoudre des problèmes qu’on lui posait, et non qu’il se posait lui-même. Jean Legras avait davantage le profil de l’ingénieur de recherche que celui du chercheur. On a déjà compris qu »il refusa net tout bourbakisme, ce qui naturellement lui valut l’opposition durable de Jean Delsarte. Legras explique là-dessus dans l’introduction de son livre sur la résolution des équations aux dérivés partielles (1956) : « l’ingénieur, le physicien se trouvent souvent devant les problèmes que les mathématiciens classiques n’ont pas pu résoudre. Il leur faut alors, ou renoncer à l’emploi de l’outil mathématique, ou utiliser des méthodes moins strictes, que réprouvent les mathématiciens, mais qui sont seules capables de les dépanner. Il est alors indispensable que l’ingénieur, le physicien et tous ceux qui s’occupent de mathématiques appliquées, soient capables de se dégager du complexe inhibitif de rigueur que leur a imposé leur éducation, et qu’ils osent se lancer à l’aventure : la vérification expérimentale sera là pour leur crier « casse cou «  le cas échéant. Cela n’empêchera pas sa carrière universitaire de se dérouler normalement : nommé chargé de cours de mathématiques générales à Besançon le 1er octobre 1947, Jean Legras était titularisé maître de conférences trois ans plus tard dans cette même Faculté et transféré le 1er octobre 1952 à Nancy sur le poste de Godement nommé professeur de CDI. Il donna des cours variés dans les différentes écoles d’ingénieurs, notamment l’ENSEM, également l’Ecole de Brasserie alors dirigée par le professeur Urion qui était aussi Doyen. Le souci d’enseigner bien l’amena à publier en septembre 1954 son premier ouvrage pédagogique, « Résolution pratique des équations différentielles », suivi dès 1956 du second : « Techniques de résolution des équations aux dérivées partielles » que nous avons déjà évoqué. La même année le voyait succéder à Jean Dieudonné dans la chaire de Mécanique Rationnelle.

Si Bourbaki perdait un poste, en revanche les différents directeurs d’écoles d’ingénieurs de Nancy ne purent qu’être satisfaits de la fondation d’un service de Mathématiques Appliquées : ils avaient de forts besoins de calcul. Or, non seulement Legras connaissait bien le calcul numérique mais dès 1954 il avait pris contact avec IBM – Nancy, fait connaissance de l’ordinateur comme outil de calcul, même accompli chez IBM quinze jours d’apprentissage de manipulation. Il reçut de ses collègues des encouragements intéressés, sut convaincre le Recteur Mayer, trouva chez le directeur de l’Enseignement Supérieur au Ministère, Berger, une grande ouverture d’esprit – et un crédit de quatre vingt millions. Après Toulouse grâce à son Aéronautique, après Grenoble grâce à ses industries, Nancy, grâce à ses écoles et à l’opiniâtreté de Jean Legras, se dotait de moyens de calcul automatique. Legras obtint d’abord (1956) de pouvoir travailler avec ses étudiants sur une IBM 604 : « c’était une machine comptable améliorée, elle possédait huit mots de mémoire, chacun de six chiffres décimaux ; le programme se faisait par cablage d’un tableau de commande, d’environ cent vingt instructions à deux adresses » (J. Legras, « Petite histoire de l’informatique à Nancy »). En octobre 1958, « Nancy obtenait grâce à l’intervention efficace du Recteur Mayer un ordinateur IBM 650 » (ibid.) et en 1959 l’Université créa le « Centre de Calcul Automatique de Nancy » pour gérer le matériel.

En 1958 encore, pour pouvoir former des élèves et satisfaire aux besoins de l’Université, Legras fonda un troisième cycle d’Analyse et Calcul numérique que Jean Delsarte accepta finalement de bon gré dans le cadre mathématique. En 1959, il lança le certificat d’études supérieures de Probabilités et Statistiques, disciplines qu’il n’avait jamais pu étudier sérieusement et pour l’enseignement desquelles il put dès octobre 1960 faire nommer Michel Depaix. En ce qui concerne le troisième cycle, la première année y était consacrée à l’étude des techniques numériques, la seconde à un travail personnel, le but étant de former de bons ingénieurs par un travail de réflexion (qui chaque fois contenait l’écriture d’un programme assez important) et par beaucoup de contacts avec l’industrie, SOLAC (Société Lorraine d’Aciéries) notamment. Il s’ensuivit pour Jean Legras une prodigieuse activité, d’abord de recherches personnelles. C’est en ces années 1956-1959 que se situe sa collaboration avec le CENT que nous avons cité, lorsqu’il participa à la synthèse des filtres et aux calculs des amplificateurs du câble Marseille-Alger. Deux articles publiés en 1959 par la revue « Câble et Transmission » décrivent ces travaux : « Approche d’une fonction par modelage des résidus » et « Synthèse de réseaux correcteurs d’affaiblissement par méthode de modelage », suivis en juin 1960 de l’adaptation de la méthode au calcul automatique. Mais parallèlement le troisième cycle d’analyse numérique impliqua une forte densité de direction de recherche qui demanda beaucoup de temps : de 1960 à 1981, ce ne fut pas moins de soixante et une thèses de spécialité, cinq thèses d’ingénieur-docteur et neuf thèses d’état que Legras eut à gouverner. Certaines d’entre elles lui inspirèrent des prolongements ou des précisions où il intervint directement et qui donnèrent lieu à des publications séparées supplémentaires qu’il signa avec ses élèves. Ainsi en fut-il en décembre 1960 des « Codes de programmation » avec Marion Créhange qui fut la première de ses assistants. Au départ naturellement, la programmation fut l’un de ses plus grands soucis et il l’approfondit dans plusieurs articles dont « Méthodes actuelles de programmation : L’Algol et ses extensions », donné à « la Scuola in Azione » en février 1963, suivi d’Une extension de l’Algol : l’Algol linguistique », au troisième congrès de l’AFCALTI (Association Française de Calcul et Traitement de l’Information) à Versailles en avril 1964.

De l’année 1963 datent encore deux articles en collaboration : « Une technique de résolution approchée de l’équation de la chaleur » et « Calcul d’une charpente hyperstatique par minimisation de l’énergie élastique et potentielle ». Le premier constitue un début de réponse à une question posée par la DGRST, le second en revanche est une préoccupation spécifique du mécanicien Legras dont il présente les résultats au congrès de l’AFCALTI de Toulouse. Tous deux utilisent des méthodes typiques des moyens employés pour résoudre des systèmes différentiels. Toujours en 1963, il complète son deuxième ouvrage d’enseignement sur les équations aux dérivées partielles par un troisième, « Précis d’Analyse numérique », portant notamment sur les systèmes linéaires et le problème des valeurs propres.

Pendant ce temps, les moyens du Centre de Calcul Automatique augmentent lentement. Le progrès le plus important est certainement l’arrivée de Claude Pair en 1963, pour qui Jean Legras obtient un poste d’attaché de recherche au CNRS. Pair est l’inventeur de la théorie des piles dans laquelle il a mis toutes ses fortes connaissances d’algèbre. Dès 1964, il enseignera la théorie des langages à la Faculté. En 1964 aussi des locaux moins étroits sont mis à disposition par le tout nouveau Trésor de la Langue Française que vient de créer le Recteur Imbs. En février 1965, c’est l’implantation d’un CAE 510, petit ordinateur de « process » bien adapté au travail scientifique, qui accepte des langages évolués, et dont la présence donne le départ d’un enseignement véritablement informatique : à la Faculté par la naissance de la maîtrise MAF (Mathématiques et Applications Fondamentales) puis de la maîtrise d’informatique, à l’IUT (alors situé à l’Ecole des Mines) par la création d’un département informatique. Les services rendus sont considérables, non seulement aux scientifiques, chimistes surtout, mais aussi aux minéralogistes, aux médecins, aux linguistes. Legras qui avait les Palmes Académiques depuis 1950, et avait été promu officier en 1955, reçoit cette fois l’Ordre National du Mérite (novembre 1967).

De pair avec les activités de l’enseignement se poursuivent celles du chercheur, surtout dans le calcul matriciel et tous les outils numériques correspondants. La « Résolution numérique des grands systèmes différentiels linéaires », écrite en 1964, parue à « Numerische Mathematik » en 1966, met au point des techniques d’approximation permettant le calcul effectif d’exponentielles ou d’intégrales matricielles. Les méthodes employées peuvent s’adapter à la résolution des systèmes différentiels à très grand nombre d’inconnues qui apparaissent dans l’approximation par discrétisation de l’équation de la chaleur. Elles perfectionnent celles de l’article de 1963 et seront poursuivies dans « Méthode discrétisation fine, application au problème de la chaleur » d’octobre 1967. Sur un sujet voisin Legras publie simultanément « Une méthode de suritération des grands systèmes linéaires » au colloque international de Besançon, octobre 1966. Puis ce sera en octobre 1968, pour le Groupe d’Etudes sur l’Analyse Numérique initié par le Centre d’Etudes théoriques de la Détection et des Communications de Toulouse, trois exposés sur les plus récentes méthodes d’analyse numérique des équations différentielles, la méthode des différences finies et ses améliorations : collocation, collocation généralisée, méthode de Galerkin, méthode du potentiel, avant de se tourner vers les applications aux « Equations intégrales du type Fredholm » (novembre 1969), et la mise en œuvre de processus algorithmiques pour leur calcul sur machine. L’ensemble de ces études est repris dans deux ouvrages d’enseignement, « Initiation à l’analyse numérique » (1968) et « Méthodes et Techniques de l’analyse numérique » (1970), toujours chez Dunod.

En 1970, le développement des applications des ordinateurs dans les domaines de la gestion et de l’administration conduit Legras à susciter la naissance d’une équipe de recherche spécialisée en informatique de gestion puis à participer à la création des enseignements correspondants. L’impact prévisible de l’informatique sur le développement des méthodes mathématiques en économie l’incite simultanément à créer un enseignement de mathématiques de la décision et diriger des recherches dans cette voie. Ceci l’amène en 1971, à côté d’une intervention au Colloque d’Analyse Numérique en juin : « Identification dans un système différentiel non linéaire par programmation dynamique », à publier en juillet « Recherche de règles d’ordonnancement par traitement sur ordinateur » (avec son élève Jean-Marie Proth) et en octobre « L’informatique de décision » suivie en 1972 (avec un autre de ses élèves, Pierre Ladure) d’  « Un exemple d’aide à la décision pour la recherche de règles d’affectation et d’ordonnancement d’un système de ponts roulants ».

Ces mêmes années, les moyens du Centre de Calcul sortent enfin de la modestie. Février 1970 voit l’implantation du système CII 10070, pourvu « de deux unités satellites 10010 qui seront utilisées dans une première phase localement en particulier à la Faculté de Médecine, et qui seront ensuite connectés à l’unité centrale par liaison téléphonique » (« Petite Histoire… » op. cit). D’autre part, la création des nouvelles universités en 1970 mène à une bilocation essentielle : tandis qu’à Nancy I la Faculté des Sciences conserve les enseignements déjà installés, le département informatique de l’IUT entre dans la composition de l’Université littéraire, juridique et économique Nancy II où se trouve créée une UER de mathématiques et informatiques. Par la force des choses, le Centre de Calcul devient inter-universitaire, sa vocation de service s’accroît tandis que ses responsabilités d’enseignement et de recherche reviennent aux UER et aux écoles d’ingénieurs. Après avoir présidé à la transformation du centre en Institut Universitaire de Calcul Automatique et l’avoir mis sur ses nouveaux rails, Jean Legras en quitte la direction en novembre 1972 ; c’est Claude Pair qui lui succède.

Il s’ensuit un recentrage des activités de Legras sur l’enseignement et la recherche. Cette dernière n’avait pas cessé mais les préoccupations d’analyse numérique, d’aide à la gestion et à la décision, s’orientent désormais vers les problèmes de recherche opérationnelle et d’optimisation, soit discrète avec un nombre fini de paramètres – discipline d’une difficulté comparable à celle de l’arithmétique – soit surtout l’optimisation continue. Mais comme Legras ne sait s’intéresser à un problème que s’il s’agit de service rendu ou d’une réponse utile, ce sont en réalité les problèmes posés par l’imagerie médicale, en particulier la reconstitution d’images (scintigraphies, scanners) qui sous-tendent maintenant ses recherches. C’est notamment, dès 1972, le « Premier état d’un ensemble de traitement sur ordinateur des scintigraphies numériques », donné au Journal de biologie et de médecine nucléaire. En effet, il faut mentionner précisément parmi les collaborateurs de cet article deux professeurs de médecine, Jean Martin et Bernard Legras. Martin interviendra avec Jean Legras dans deux autres publications de 1977. Quant à Bernard Legras, il deviendra l’interlocuteur quasi constant de son père depuis « Une nouvelle technique de correction de collimation des scintigraphies numériques » en 1974 jusqu’à « Un nouvel algorithme de construction en tomographie d’émission » en mars 1982. « Le problème du scanner sur le plan mathématique est assez joli : c’est celui d’une équation à intégrales multiples assez mal fichue ».

Pour faciliter aux intéressés l’utilisation de ces nouveaux travaux, Legras en réunit la substance dans son dernier ouvrage, « Algorithmes et programmes d’optimisation non linéaire avec contraintes » (Masson 1980). Précédé d’un exposé de résultats théoriques, dont quelques très beaux théorèmes sur la méthode du gradient, « ce livre est une bibliothèque de sous-programmes, la synthèse de travaux faits par les chercheurs de mon service depuis une dizaine d’années, travaux portant sur les techniques que sur leur mise en œuvre dans des cas concrets ».

Les activités de troisième cycle en effet ont continué de plus belle durant toutes ces années. De 1975 à 1981, Legras aura dirigé dix sept thèses de spécialiste, trois d’ingénieurs-docteur et sept thèses d’état. Sans, naturellement, cesser d’enseigner. Il continue de faire preuve d’un dynamisme plein d’énergie. Son style est toujours aussi nerveux, rapide, percutant. Intellectuellement très séduisant, il possède ce don rare de rendre intelligent son interlocuteur, pourvu que celui-ci manifeste au moins un peu de bonne volonté. S’il fut un professeur redouté, ayant de l’ironie à revendre pour les négligents, il réussit aussi à faire entrer notamment de la Mécanique Générale dans les cerveaux les plus rebelles. Il fut un des très rares mathématiciens à entrecouper ses propres cours de véritables travaux dirigés dès avant 1960.

Commandeur des Palmes académiques en 1971, il fut promu officier de l’Ordre National du Mérite en janvier 1982. Il partit enfin en retraite le 1er octobre 1982, aussitôt nommé émérite, pour faire encore une année de cours de recherche opérationnelle en 1982-1983. Jean Legras résume sa vie professionnelle en deux mots : « défricher ce qui n’intéressait pas les autres mathématiciens, collaborer avec l’industrie ». De ce second point de vue il faut citer son dernier contrat, d’optimisation industrielle, avec Pont-à-Mousson, 1979-1982. « Mais le problème avait été mal posé, l’interface était mauvais ». En revanche, Legras apprit enfin à programmer ! Il était bien temps, pour le vrai père de l’informatique lorraine. Mais s’il l’était devenu, par ce Centre de Calcul qu’il avait fondé, développé, agrandi, étendu jusqu’à maturité, c’était que le sens du service à rendre et le souci de répondre aux questions et problèmes de ses collègues, ont caractérisé son travail. C’était une noble ambition et ce fut un noble parcours.

Mais la retraite, ce n’est qu’un mot. Gourmand de mettre en action ses toutes neuves capacités en programmation, Jean Legras s’est employé depuis 1984, avec son fils, à la confection d’un logiciel de bactériologie. Cet instrument tourne bien et continue à se développer. C’est un très grand programme pourvu de quantité d’appendices, que Jean Legras sort d’un profond tiroir de son bureau et dont il dit, avec un large sourire de mécanicien heureux : « c’est comme un très gros moteur, on y trouve toujours quelque chose à perfectionner ».

Ouvrages d'enseignement écrits par Jean Legras :
1954 : la résolution pratique des équations différentielles
1956 : techniques de résolution des équations aux dérivées partielles
1963 : précis d'analyse numérique
1968 : initiation à l'analyse numérique
1970 : méthodes et techniques de l'analyse numérique
1980 : méthodes, techniques et programmes en optimisation non linéaire avec contraintes

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La Science Informatique en Lorraine

par P. LESCANNE

(dans Encyclopédie illustrée de la Lorraine - Les Sciences exactes)

(Extrait du texte)

Au milieu des années 1950 personne ne pouvait prévoir le bouleversement de la science et de la société que l'arrivée de calculateurs à programmes enregistrés allait provoquer. Tandis que les premiers calculateurs ou machines électroniques voient le jour en 1949 aux États-Unis et en Grande Bretagne, il faut attendre 1957 pour que l'Université de Nancy soit équipée de sa première machine électronique et que débute véritablement l'ère de la recherche informatique nancéienne. Terre de science et de technologie, la Lorraine a développé très tôt l'informatique et ce mérite en revient à deux pionniers Jean Legras et Claude Pair qui les premiers ont perçu l'intérêt de maîtriser ces fantastiques machines. Auparavant deux faits souvent inaperçus auraient pu faire prendre aux événements un cours différent.

Nancy et les pères de l'informatique

Avant qu'elle ne reçoive dénomination actuelle la science du calcul électronique a longtemps été appelée cybernétique. A l'époque on ne parlait pas encore d'ordinateurs, mais on envisageait tout de même la construction des calculateurs rapides. Le concept de cybernétique a été introduit par Norbert Wiener un mathématicien très brillant de la célèbre université du Massachusetts Institute of Technology, comme la science des systèmes et de la communication. Chercheur extrêmement brillant et polyvalent, Norbert Wiener avait conçu vers les années quarante un projet de calculateur digital qui ne verra pas le jour. Il a néanmoins gardé un intérêt constant pour ces machines et a su entrevoir dès 1950 l'importance des bouleversements que l'informatique allait créer dans la société. Il aimera en particulier assister aux premières conférence sur les ordinateurs et entretiendra des collaborations suivies avec les pionniers de l'informatique, tels Von Neumann et Turing. L'idée d'un calculateur électronique digital qui nous est familière maintenant ne l'était à l'époque que dans l'esprit de quelques mathématiciens brillants et ouverts. Pour beaucoup de contemporains de Wiener le calcul numérique devait représenter les nombres par des quantités physiques (calcul analogique) soit par des nombres décimaux. Dans le calcul digital, au contraire, les nombres sont représentés dans un système de numération binaire. Dans ce système, au lieu des dix chiffres de la représentation décimale, on utilise seulement les deux chiffres 0 et 1; 10 représente le nombre entier deux, 11 représente le nombre entier trois, 100 représente le nombre quatre, 101 représente le nombre cinq, etc. Sans entrer dans les détails, disons que les opérations sur les entiers binaires sont alors réalisées par des phénomènes électroniques très simples, par exemple par le passage ou non de courant électrique. Le processus utilise la logique binaire où il est naturel d'assimiler 0 à faux et 1 à vrai. Au début, ce processus a été mis en oeuvre par des lampes ou des tubes électroniques (déjà utilisés dans les radios ou les radars dont la mise au point nécessitée par l'effort de guerre était toute récente). Puis les lampes ont été remplacées par des transistors aujourd'hui réalisés par des circuits intégrés: les puces où le principe du transistor est directement simulé dans plusieurs couches de matériaux contenant du silicium. Un programme est une description de la manière dont les opérations doivent s'enchaîner, ses constituants élémentaires sont appelés des instructions. Auparavant les programmes étaient stockés hors de la machine et lus à la manière de la musique d'un orgue de barbarie. L'idée essentielle à la base de l'informatique d'aujourd'hui est celle de programme enregistré; un programme est alors une donnée presque comme les autres que la machine interprète, traite et stocke dans ses mémoires. En particulier, elle peut exécuter des programmes qui sont le résultat d'autres programmes, notamment ceux qui sont la traduction de programmes écrits dans des langages non directement interprétables par la machine. La machine comprend un langage dit langage machine dont la définition est plus guidée par des considérations d'ordre technique, liées à l'électronique, que par le souci d'être facilement compréhensible par un humain: ce langage manipule des suites de 0 et de 1 à la signification obscure pour nous les hommes. Les programmes qui effectuent ces traductions sont tout naturellement appelés des traducteurs. Parmi les traducteurs on distingue les assembleurs qui transforment un langage proche du langage de la machine vers celui-ci, les compilateurs qui traduisent des programmes en langages évolués vers des programmes du langage de la machine et les interprètes qui effectuent la traduction au fur et à mesure du déroulement des instructions du programme. Wiener esprit ouvert aussi bien aux spéculations mathématiques les plus abstraites qu'aux sciences de l'ingénieur s'intéressait avec passion aux nouveaux calculateurs en gestation. Quoiqu'il en ait l'idée très précise en 1940 sans pouvoir la concrétiser faute de moyens, la paternité de la notion de l'ordinateur d'aujourd'hui et la conception des premières architectures de calculateurs à programmes enregistrés fondés sur la logique binaire sont généralement attribuée à l'américain John Von Neumann et à l'anglais Alan Turing avec une contribution notable de l'américain Claude Shannon, trois scientifiques que Wiener fréquentait.

Il se trouve que Wiener est venu à Nancy pendant l'été 1946 en tant que mathématicien. Plus précisément il a participé dans la capitale des ducs de Lorraine à une conférence sur l'analyse harmonique dont il est l'un des principaux créateurs. En chemin vers Nancy, il passe par les National Physical Laboratories à Teddington où il rencontre Turing qui faisait, écrit-il dans ses mémoires, la même synthèse entre logique mathématique et électronique que son collègue Shannon du MIT, c'est-à-dire qu'il travaillait à la conception du premier ordinateur digital anglais. Si l'on en croit Andrew Hodges biographe d'Alan Turing, celui-ci aurait envisagé en 1948 de se porter candidat sur un poste de professeur à Nancy attiré d'une part par l'excellente école de mathématiciens qui s'y trouvait et probablement convaincu par Norbert Wiener lors de sa visite à Teddington. Wiener avait une bonne opinion de Nancy et a conservé un excellent souvenir du séjour qu'il a effectué dans cette ville, il a apprécié au plus haut point l'accueil qu'il y a reçu, notamment de Laurent Schwartz dont il apprécie les travaux mathématiques qu'il trouve cependant un peu formaliste: « Lors de ma visite, Nancy était un excellent centre pour de jeunes mathématiciens étrangers qui souhaitaient voir la vie d'une université française sous son meilleur jour et qui souhaitaient obtenir les meilleurs égards de la part de jeunes hommes en plein possession de leurs moyens et en pleine ascension ». La présence d'Alan Turing aurait pu non seulement changer l'histoire de la recherche en informatique lorraine, mais peut-être aussi changer celle de l'informatique mondiale en influant sur le destin tragique d'Alan Turing. Wiener est revenu à Nancy à Pâques 1951 à l'invitation de Laurent Schwartz, il avait auparavant assisté en janvier 1951 à un congrès sur les calculateurs à hautes performances à Paris et publié l'année précédente son livre La Cybernétique.

Les pionniers et leurs difficultés

Mathématiciens de formation, Jean Legras et Claude Pair ont eu, comme nous l'avons dit, la lucidité d'entrevoir très tôt, c'est-à-dire à l'heure où le mot ordinateur n'avait pas vu le jour, le fantastique outil que les calculateurs représentaient et le défi à relever. Jean Legras a dû en particulier braver la morgue de ses collègues mathématiciens qui ne voyaient dans ces horribles bricolages qu'une perversion des mathématiques. Ainsi lors de la soutenance de ce que l'on peut considérer comme la première thèse nancéienne en informatique un des plus éminents mathématiciens s'est désisté du jury au dernier moment pour la seule raison qu'il ne le présidait pas. Les mathématiciens français héritiers d'Auguste Comte avaient en effet un sens aigu de la hiérarchie des sciences, plaçant les mathématiques pures au dessus du calcul numérique auquel ils assimilaient l'informatique. Ainsi pour Jean Dieudonné, figure emblématique du mouvement Bourbaki, la combinatoire (l'une des branches mathématiques de base en informatique) est une série de problèmes sans postérité, l'algèbre de Boole et la théorie des treillis un chapitre inutile de l'algèbre pour un étudiant et les ordinateurs ne sont pas intelligents puisqu'ils ne sont pas capables de penser en terme de point fixe le coeur s'il en est de l'informatique. Comme on le constate avec Turing, von Neumann et Wiener ce préjugé n'existe pas outre Manche et outre Atlantique. Lentement, cependant les choses changent en France; ainsi en 1965, Laurent Schwartz l'ami de Wiener écrivait à Claude Pair « C'est très bien de votre part d'avoir travaillé hors des sentiers battus ».

Peu à peu, l'informatique a acquis son statut de science; elle a en fait, pris une position à côté des autres sciences comme pourvoyeuse de défis aux mathématiques et a contribué a redonner un second souffle à la logique mathématique notamment à l'approche intuitionniste. Mais pour en arriver là, il a fallu beaucoup de balbutiements. Il a fallu en particulier prouver que l'informatique issue de l'électronique et des mathématiques n'était sous-discipline ni de l'une ni de l'autre de ces sciences, qu'elle était elle-même une science à part entière avec sa problématique, sa rigueur, sa théorie et son champ d'expériences. Cela a nécessité d'attirer les meilleurs chercheurs vers cette discipline encore jeune et de résister à la tentation réductrice de distribuer des recettes pour au contraire mettre au point un enseignement scientifique solide; cette démarche est naturellement allée de pair avec l'étude des problèmes fondamentaux de la programmation et de l'ébauche de leurs solutions. Paradoxalement c'est cette base hautement abstraite qui est l'esprit de l'école Bourbaki qui a largement aidé les informaticiens dans leur souci de clarification. Comme pour toutes les sciences, l'acquisition d'un statut a été difficile. Il est clair qu'au début l'informatique s'est parfois perdue dans ses nombreux méandres et que ces égarements ont été exploités par ses rivales, mais finalement son adolescence a été relativement courte, puisqu'elle s'est déroulée sur un peu plus d'une génération. L'histoire de l'informatique nancéienne est un témoin exemplaire de toute cette progression.

Jean Legras, le précurseur

Comme le dit Claude Pair, la présence d'une école mathématique brillante à Nancy loin de constituer un atout a été un handicap pour que l'informatique y débute et si malgré tout, le calcul automatique y a vu le jour, c'est grâce à la volonté et même l'opiniâtreté de Jean Legras.

Originaire de Nancy, ancien élève de l'École normale supérieure où il acquiert une formation de mathématicien, Jean Legras s'est orienté tout de suite vers la mécanique, le calcul numérique et les applications industrielles. En 1957, il obtient de la compagnie IBM, un 604 ; il s'agit d'une machine programmée par un tableau de connexions avec 12 mots de mémoire et il demande à une étudiante de son cours de mécanique rationnelle Marion Créhange de démarrer avec lui l'utilisation de cette machine, elle raconte son expérience :

« L'IBM 604 se programme en reliant par des fils (munis de fiches) des trous d'un tableau de connexions. Si je me souviens bien, un programme peut avoir jusqu'à 70 pas de mémoires dont seuls les 20 derniers peuvent faire l'objet d'un bouclage [..] Le souvenir le plus cuisant qui me reste de cette machine est resté gravé dans mes doigts. En effet, le tableau de connexion mis à notre disposition n'est pas exactement celui de notre machine et, si sa dimension est la même, la légende des trous est différente. Résultat: il est nécessaire de plaquer dessus une feuille de papier portant la bonne légende, et d'enfoncer les fiches. en traversant le papier. Enfoncer n'est rien, bien que ce ne soit pas évident de s'y reconnaître parmi plus de 200 fils sur un tableau d'environ 30 cm x 40 cm. Mais les fiches sont coincées par les confettis, si bien que quand le programme doit être démonté pour libérer le tableau de connexion pour une autre programme, il faut tirer fort sur les fiches une à une pour les extraire; tellement fort que, chaque fois, la fin du démontage nous voit avec les doigts en sang! »

Il ne s'agit donc pas encore d'une machine à programme enregistré puisque l'enchaînement des inscriptions est décrit par ce fameux tableau de connexions. A la rentrée d'automne 1958 Jean Legras obtient la création d'un cours de troisième cycle « Analyse et calcul numérique » avec quatre étudiants et commence à y enseigner l'utilisation des machines électroniques, Marion Créhange y est à la fois étudiante et responsable des travaux pratiques, elle sera nommée assistante en février 1959. Les autres universités comme Grenoble, Toulouse et Paris qui avaient commencé en 1957, ne précédaient Nancy que d'une année.

L'événement de cette rentrée est surtout l'arrivée d'une nouvelle machine un IBM 650, celle pour laquelle le mot ordinateur a été inventé. À la différence du 604, le 650 est un calculateur à programme enregistré. «  Cette grosse machine à lampes, un peu une usine à gaz, est très bien conçue. En particulier, chaque instruction du langage machine a une opérande de calcul et une opérande qui est l'adresse de l'instruction suivante (deux opérandes d'instruction suivante pour les opérations de test et branchement). Le 650 possède une mémoire secondaire qui est un tambour magnétique, un dispositif assez lent d'accès aux données, en effet si l'on veut atteindre une donnée située à un certain emplacement sur le tambour, il faut attendre que le tambour ait par sa rotation présenté cette donnée en face de la tête de lecture.» Heureusement le 650 comporte un assembleur le PASO (Programme d'assemblage symbolique optimal), en effet, il optimise les accès au tambour. » Pendant ce temps là, d'autres scientifiques à travers le monde essaient d'améliorer l'accès aux machines. Notamment aux laboratoires de recherche d'IBM à New-York un chercheur nommé John Backus vient d'inventer un langage révolutionnaire appelé FORTRAN qui rend considérablement plus facile la façon de coder les programmes. L'informatique vient de faire un progrès considérable. FORTRAN arrive à Nancy en 1958 sous forme de cartes perforées. C'est à l'époque et pour une longue période encore le support privilégié de transmission de données pour ordinateurs. « Les cartes du compilateur FORTRAN ne sont pas numérotées et sont présentées sous formes de paquets dans un ordre arbitraire et bien sûr il n'y a pas de notice. Il faut lister le paquet, essayer de deviner la significations des différents sous-paquets et organiser leur utilisation : un vrai casse-tête et un travail acharné de plusieurs jours (et nuits). » Le temps d'ordinateur est une donnée rare, le chercheur informaticien prend une habitude qui va lui rester longtemps, c'est un noctambule qui passe sur sa machine des journées et des nuits entières.

Autour du 650, Jean Legras crée un centre de calcul. Il voit, en effet l'informatique comme une technique de service et tient à l'ouvrir aux autres disciplines. Il est avant tout spécialiste de calcul numérique et d'ailleurs jusqu'à sa retraite en 1983 il ne rejoindra pas la communauté des informaticiens et restera attaché à son enseignement d'analyse numérique et à un petit groupe de recherche autour de ce thème. Dès le début des physiciens, des chimistes, des cristallographes, des mécaniciens et de médecins utilisent le centre. Les uns confiaient leurs travaux à la petite équipe, d'autres venaient travailler eux-mêmes sur la machine. Ils ont différentes attitudes vis-à-vis des ces nouvelles machines, certains posent des problèmes qu'ils résolvent parallèlement à la main pour être sûrs des résultats. D'autres sont très optimistes, ainsi un cristallographe pose un problème matriciel dont on réalise après qu'il faut cinq ans pour le résoudre. Dès 1960, deux thèses, l'une en chimie, l'autre en électronique sont préparées en utilisant des moyens de calcul. Des cours sont organisés surtout pour les étudiants avancés qui désirent dans le cadre de leur thèse ou de leur recherche mener des calculs avec la machine. L'un d'entre eux est particulièrement doué, c'est un ancien élève de l'École Normale supérieur qui est professeur de terminale puis de classe préparatoire au lycée Poincaré, il s'appelle Claude Pair. D'autre part, le CNRS très timidement commence à s'intéresser à l'informatique, notamment les mécaniciens. Jean Legras obtient pour l'année 1963-1964, un poste de d'attaché de recherche pour Claude Pair.

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Félix Legras, père de Jean et  grand-père de Bernard a été professeur de mathématiques au lycée Poincaré à Nancy pendant de très nombreuses années. Il avait la réputation d'un extraordinaire  professeur. Plusieurs professeurs de médecine et notamment les Pr. Herbeuval, Huriet, Pernot, Pierson, Prévot, Beurey et Larcan ont été ses élèves.