Le Turing Award 2022 est décerné au père d'Ethereum, 76 ans ! Une thèse de doctorat ratée a fait de l'ère Internet une réalité

Hier soir, ACM a annoncé le lauréat du prix Turing 2022 : l'inventeur d'Ethernet Bob Metcalfe, en reconnaissance de son invention, de sa standardisation et de sa commercialisation d'Ethernet.

Le prix ACM AM Turing est appelé le « Prix Nobel d'informatique » et le gagnant recevra un bonus d'un million de dollars de Google.

L'importance de l'invention d'Ethernet pour l'humanité va évidemment de soi. Cette technologie, développée il y a 50 ans, constitue le fondement d’Internet, permettant à nos ordinateurs et à des milliards d’autres appareils de se connecter à Internet et de les rendre interconnectés.

Jeff Dean, vice-président de l'intelligence artificielle chez Google, a déclaré dans le communiqué officiel de l'ACM : « Aujourd'hui, il existe environ 7 milliards de ports dans le monde, Ethernet est partout et nous le prenons tous pour acquis. Cependant, il est facile à oublier. Sans l'invention de Bob Metcalfe et sa vision durable selon laquelle chaque ordinateur doit être connecté à Internet, notre monde connecté serait très différent. "

Oui, avant l'invention d'Ethernet, le monde n'était pas plat. À cette époque, personne n’imaginait que 50 ans plus tard, un robot nommé ChatGPT conquérirait le monde grâce à ce réseau.

Une thèse ratée

Cette invention qui a touché toute l'humanité est née d'une thèse ratée d'un étudiant diplômé.

Metcalfe, né en 1946, a étudié le génie électrique et la gestion industrielle au MIT en tant que premier cycle.

Après avoir obtenu son diplôme, Metcalfe est allé à Harvard pour faire des études supérieures et a également été embauché comme chercheur au MIT. Cela a coïncidé avec l'augmentation des investissements du ministère américain de la Défense dans Arpanet (un précurseur d'Internet).

Il a proposé à Harvard de construire une interface pour connecter Arpanet à l'ordinateur central de Harvard, mais Harvard l'a rejeté. Il s'est tourné vers le MIT et a fait la même suggestion.

Alors qu'il était encore étudiant diplômé, Metcalfe a construit cette interface pour connecter les ordinateurs centraux du MIT à l'Arpanet, le prédécesseur de l'Internet moderne

En 1972, il a soumis sa thèse au comité de thèse de Harvard, décrivant son idée n’a pas réussi à passer la défense. Le comité a estimé que le sujet n'était pas assez théorique.

Debout sur les épaules de ceux qui nous ont précédés

Heureusement, les génies ont toujours un endroit pour afficher leurs talents.

À cette époque, Metcalfe avait décroché un emploi au Palo Alto Research Center (PARC) de Xerox Corporation en Californie.

Le directeur du laboratoire, Bob Taylor, lui a dit qu'il devait venir à Palo Alto pour terminer sa thèse quoi qu'il arrive.

Une fois sur place, Metcalfe a commencé à construire une autre interface Arpanet pour un nouvel ordinateur PARC, tout en essayant de trouver un sujet suffisamment « théorique » pour satisfaire le comité de thèse de Harvard.

L'expérience PARC de Xerox espérait créer le premier ordinateur personnel moderne et en avoir un sur chaque bureau.

Metcalfe a déclaré : "Alors ils m'ont demandé de concevoir un réseau pour cela. J'ai reçu une carte réseau avec 60 puces. C'était la deuxième chose la plus chanceuse de ma vie. La première était de laisser Je suis né dans la famille de mes parents. famille. »

J'ai rencontré Calfe chez moi à Austin, au Texas, avec ma thèse de doctorat de 1973 en main

À cette époque, les réseaux informatiques étaient à la fois un projet et un défi théorique. défi. La difficulté fondamentale réside dans le partage de l’accès au réseau entre de nombreux utilisateurs.

Le réseau téléphonique résout ce problème de la manière la plus simple : lors d'un appel, la connexion entre les deux interlocuteurs verrouille le canal de communication, le rendant inaccessible aux autres utilisateurs, même si le canal n'est pas pleinement utilisé.

Cependant, cette inefficacité n'est pas un gros problème pour le réseau téléphonique. Lorsque vous passez un appel téléphonique, il y a toujours une personne qui parle et l'appel ne tombera pas dans un long silence.

Mais les ordinateurs sont différents, leur communication repose sur des impulsions courtes, et ces impulsions sont généralement séparées par un long temps mort.

Comment décrire le flux de données dans le réseau ?

Au début des années 1960, l'informaticien Leonard Kleinrock a prouvé que ce problème pouvait être résolu en utilisant la théorie des files d'attente. La théorie est une branche des mathématiques qui modélise les embouteillages et d’autres choses qui peuvent se produire lorsque les gens font la queue. Ce modèle montre aux ingénieurs comment réduire considérablement les temps morts, et Arpanet peut le faire. prouvé que cette approche fonctionne dans la pratique. Cependant, coordonner le trafic sur le réseau n’est pas une tâche facile.

En 1971, Norm Abramson, professeur à l'Université d'Hawaï, a présenté une alternative radicale à la coordination des transports qui choquerait n'importe quel urbaniste.

Il a construit un réseau radio appelé ALOHAnet, qui, comme Arpanet, transmettait des données par petits paquets.

Mais contrairement à Arpanet, ALOHAnet ne cherche pas à éviter les collisions entre paquets. Au lieu de cela, tout utilisateur dont les messages sont perdus ou tronqués en raison d'un conflit peut simplement réessayer après un intervalle aléatoire.

Cette « retransmission aléatoire » est similaire à l'étiquette dans les conversations des gens : lorsque deux personnes commencent à parler en même temps, les deux parties s'arrêtent et réessayent plus tard. Après quelques tentatives, le problème se résoudra de lui-même.

Cependant, cette stratégie a aussi un bug : dans des conditions de faible trafic, la transmission est fluide, mais lorsque le réseau devient encombré, les collisions deviennent si fréquentes qu'aucune information ne peut passer du tout.

Metcalfe est tombé sur un article d'Abramson qui concevait un moyen de contourner l'impasse de la théorie des files d'attente d'ALOHAnet.

Adresse papier : https://www.clear.rice.edu/comp551/papers/Abramson-Aloha.pdf

Inspiré par cela, Metcalfe a construit un modèle dans lequel les utilisateurs Le temps d'attente moyen entre les tentatives de transmission sont ajustées indépendamment, en tenant compte de la fréquence des collisions. Si le nombre de collisions est rare, ils réessayeront plus rapidement ; si le réseau est encombré, ils abandonneront pour maintenir l'efficacité globale de la communication.

Illustration de la thèse d'Abramson

Ce modèle a finalement rendu la thèse de Metcalfe suffisamment « théorique » pour qu'il puisse passer sa soutenance à l'Université Harvard. Dans le même temps, Metcalfe s’est également rendu compte qu’il pouvait mettre ce modèle en pratique au travail.

À l'époque, Arpanet permettait aux chercheurs de partager de gros ordinateurs, mais cela coûtait cher. ALOHAnet connecte également de nombreux points d'accès à un hub central. Et le laboratoire PARC poursuit une approche particulière des réseaux informatiques.

Illustration papier d'Abramson

Taylor de PARC a eu une idée : un réseau local composé de plusieurs ordinateurs dans le même bâtiment. En tant que nouvel employé, Metcalfe a immédiatement commencé à concevoir ce réseau.

Ethernet, qui restera à jamais dans l'histoire, est né

Dans une célèbre note de mai 1973, Metcalfe a expliqué sa vision.

Sur la première page du mémo de mai 1973, Metcalfe expose sa vision d'Ethernet

Il propose que le premier ordinateur personnel - l'Altos de PARC - — soit connecté dans un bâtiment, qui ouvre la voie aux appareils pour communiquer entre eux et partager des informations sur un réseau local.

Le premier Ethernet fonctionnait à 2,94 mégabits par seconde, soit environ 10 000 fois plus rapide que le réseau de terminaux d'origine.

Le mémorandum recommande que le réseau s'adapte aux nouvelles technologies telles que la fibre optique, les paires torsadées, le Wi-Fi et les réseaux électriques, et remplace le câble coaxial d'origine comme principale méthode de communication par « Ethernet ».

Cette contribution a ensuite été immortalisée dans l'article d'ACM Communications de 1976 « Ethernet : commutation de paquets distribués pour les réseaux informatiques locaux » par Metcalfe et ses collègues.

Adresse papier : https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/360248.360253

À gauche se trouve Bob Metcalfe ; à droite, David Boggs

Dans le mémo, son idée combine le système de retransmission aléatoire d'Abramson, les ajustements de synchronisation de Metcalfe et d'autres améliorations du modèle ALOHAnet qui atténuent les effets des collisions.

Certaines de ces innovations théoriques sont venues d'autres chercheurs, mais Metcalfe a été le premier à les intégrer dans la conception réelle des réseaux locaux.

Dans sa vision, le hub central d'ALOHAnet a également été annulé. Au lieu de cela, les ordinateurs seront connectés via un support passif.

Metcalfe a pensé à un câble spécifique très pratique. Mais il a noté qu’en théorie, d’autres réseaux filaires ou sans fil pourraient tout aussi bien fonctionner.

Pour éviter de mettre l'accent sur un matériel spécifique, Metcalf a appelé son idée Ethernet, désormais connue sous le nom d'Ethernet.

"L'éther" est un milieu par lequel les physiciens du 19ème siècle émettaient l'hypothèse que les ondes électromagnétiques passeraient. Cette idée s'est ensuite révélée fausse. Mais le mot a perduré tout au long de l’histoire.

Un prototype d'adaptateur Ethernet de Metcalfe qui connectait les premiers ordinateurs personnels au premier réseau local qu'il a contribué à développer en 1973

En novembre 1973, Metcalfe et ses collègues construisent le premier réseau.

Il a continué à développer davantage le réseau, dans l'espoir de l'étendre au-delà de Xerox, mais les dirigeants ont été exceptionnellement lents à commercialiser la nouvelle technologie.

Toujours jeune, toujours essayant

En 1979, Metcalfe en avait enfin assez. Il a quitté PARC et a fondé sa propre entreprise, 3Com, pour faire ce qu'il ne pouvait pas faire chez Xerox.

Vinton Cerf, connu comme le père d'Internet, a décrit Metcalfe de cette façon : "Vous ne le décririez jamais comme humble. Une fois qu'il a une idée, il la mettra immédiatement en pratique."

Peu de temps après en démarrant l'entreprise, Metcalfe a remué toute l'industrie. Il a convaincu les sociétés d'origine Xerox, Intel et de nombreuses sociétés d'équipement numérique aujourd'hui disparues d'adopter Ethernet comme norme industrielle ouverte pour les réseaux locaux.

Dans la concurrence avec d'autres technologies, Ethernet a finalement gagné. On peut dire que cela est dû à sa suggestibilité et à la standardisation promue par Metcalfe à ses débuts.

3Com a considérablement augmenté la viabilité commerciale d'Ethernet en vendant des logiciels réseau, des émetteurs-récepteurs Ethernet et des cartes Ethernet pour les petits ordinateurs et postes de travail. Lorsqu'IBM a introduit l'ordinateur personnel, 3Com a introduit les premières interfaces Ethernet pour le PC IBM et ses clones.

En 1990, Metcalfe a quitté 3Com et est devenu expert et chroniqueur technologique. Tout en continuant à travailler comme investisseur en capital-risque, il a ensuite été professeur à l'Université du Texas à Austin.

Pourquoi y a-t-il un si grand changement de carrière ? Metcalf a une théorie à ce sujet : « Au début, vous ne savez rien, puis vous progressez dans la courbe d'apprentissage, et ensuite vous savez tout. » Et il a souligné que la partie la plus intéressante se situe au milieu de la période. courbe.

Au fil des années, Ethernet a subi de nombreux ajustements, avec peu de détails techniques d'origine conservés. Mais il continue de jouer un rôle essentiel en tant que canal domestique pour les réseaux informatiques personnels d'aujourd'hui.

C'est Ethernet qui rend tout possible.

Maintenant, Metcalfe, 76 ans, n’a toujours pas arrêté de lancer. Il a encore changé de carrière l'année dernière et est maintenant chercheur au MIT, où il étudie les applications des supercalculateurs dans l'énergie et dans d'autres domaines.

Le lauréat du prix Turing depuis 23 ans a déclaré : "Je n'en suis encore qu'aux premiers stades de la courbe d'apprentissage. Je ne sais pas grand-chose, mais j'y travaille encore

Aujourd'hui, Ethernet est le canal principal mondial pour les communications sur réseau filaire, gérant des débits de données de 10 Mbps à 400 Gbps, avec l'émergence des technologies 800 Gbps et 1,6 Tbps.

Ethernet est également devenu un marché énorme, avec des revenus provenant à eux seuls des commutateurs Ethernet dépassant 30 milliards de dollars en 2021, selon International Data Corporation.

Et à cause du bon vieux temps, Metcalfe insiste pour appeler le Wi-Fi le nom original « Wireless Ethernet ».

Le professeur Daniela Rus, directrice du CSAIL et du département de génie électrique et d'informatique du MIT, a déclaré : « Grâce à l'invention d'Ethernet, il a réalisé une communication et un partage d'informations transparents, et a fourni d'innombrables applications qui sont devenues indispensables dans notre quotidien. Ouvrir la voie. De l'Internet au streaming vidéo en ligne, Ethernet constitue la base de la technologie moderne et a changé la façon dont nous nous connectons. Il serait difficile de comprendre la vie sans la connectivité qu'Ethernet apporte lui-même : « Maintenant. , toute l'humanité est soudainement connectée. C'est le fait le plus important sur la condition humaine. "

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