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Brevet
Spécifique
3e
Sciences
Du boulier au supercalculateur
.icon_sujet_inedit.png Depuis très longtemps, les êtres humains ont eu besoin d'effectuer des opérations mathématiques.

Sujet 54Du boulier au supercalculateur30 min

Sujet inédit

Technologie

Les objets techniques, les services et leur évolution

Exercice

25 pts

Depuis très longtemps, les êtres humains ont eu besoin d’effectuer des opérations mathématiques. En effet, le commerce, la construction, la gestion des populations ont toujours nécessité de manipuler des nombres (additions, soustractions, divisions…).

Doc. 1 Histoire des machines à calculer

Dans l’histoire des machines à calculer, deux principes techniques ont longtemps cohabité. Le premier consiste à utiliser divers objets (cailloux, jetons…) pour effectuer des calculs. C’est le cas par exemple des bouliers inventés en Chine au xiie siècle. Le second consiste à écrire les nombres sur un support (papyrus, papier, bâtonnets de bois…).

À la fin du xviie siècle, les premières machines à calculer mécaniques apparaissent. Elles utilisent les engrenages à roues dentées déjà employés dans l’horlogerie pour effectuer les calculs.

C’est au xixe siècle avec la révolution industrielle et le développement des mouvements bancaires internationaux que la machine à calculer s’impose réellement. Les machines à calculer mécaniques gagnent en précision, et leur utilisation est simplifiée afin d’être accessible au plus grand nombre. Les calculateurs mécaniques seront utilisés jusqu’à l’arrivée des calculatrices électroniques dans les années 1970.

Les premiers calculateurs électroniques sont développés à partir de 1935 par l’armée américaine qui les utilise pour calculer les trajectoires de ses missiles. S’en suivront alors de nombreux modèles de calculateurs toujours plus rapides.

Les supercalculateurs bien plus rapides et moins encombrants que les calculateurs électroniques apparaissent à la fin des années 1950 et doivent leur existence à l’invention des transistors qui remplacent alors les tubes cathodiques. Ils sont très utilisés de nos jours et servent notamment à la médecine, aux modèles de climatologie ou de mouvements de la croûte terrestre.

Doc. 2 Extrait de l’article « Pourquoi la France doit rester dans la course des supercalculateurs ? », La Tribune, 1er mai 2015

Tous les dix ans, la puissance de calcul des supercalculateurs est multipliée par 1 000. Quant à la durée de vie d’un supercalculateur, elle n’est que de quatre à cinq ans. Passé ce laps de temps, il est bien plus rentable d’installer une machine plus moderne plutôt que de conserver l’ancienne.

En 2005, un supercalculateur consommait 5 MW (mégawatts) contre 17 MW en 2014. Avec la prochaine génération, on veut limiter la consommation à 20 MW. Sur ses cinq ans de vie, la consommation électrique globale d’un supercalculateur revient aussi chère que la machine elle-même.

1 Après la lecture du document 1 :

a. Relever quatre lignées d’objets (principes techniques) de la famille des machines à calculer.

b. Quelle est l’invention qui a permis le développement de la lignée des supercalculateurs ?

c. Quelle rupture technologique a entraîné la fin de l’utilisation des calculateurs mécaniques ?

d. À quel besoin répondaient les premiers calculateurs électroniques ?

2 À l’aide du document 1, compléter le tableau ci-dessous.

Boulier chinois
img1
BIS/Ph. Silkstock

Arythmomètre mécanique
img2
Ezrdr/wikimedia

Calculateur IBM
img3
dingo/1.2.3 rf

Siècle

xxe

Énergie

Énergie mécanique

Lignée

Calcul par manipulation d’objets

3À partir du document 2, répondre aux questions suivantes :

a. Quels sont les deux grands facteurs qui évoluent avec le développement des supercalculateurs ?

b. Quelle phase du cycle de vie des supercalculateurs est particulièrement énergivore ?

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