Les STIC : une définition

Explicitons un par un les termes de cette définition.

Ensemble

L'acronyme STIC date de la fin du XX^e siècle, mais le processus d'élaboration des sciences et technologies de l'information et de la communication remonte loin dans le temps. Leur développement (et leur terminologie) s'appuie sur le progrès des sciences comme sur les demandes de l'industrie et de la société. Elles prennent aujourd'hui des formes multiples qui rendent toute définition contestable d'un point de vue ou d'un autre. Celle que nous proposons ici n'a qu'un caractère d'orientation sans prétention de « vérité absolue ». Les STIC sont plus un « attracteur » qu'une entité à proprement parler dont on pourrait cerner les frontières avec précision.

Sciences

Chercheurs en informatique. © INRIA / Photo G. Favier - Agence Vu

Les STIC comportent un noyau dur de nature mathématique et logique, qui se décline notamment dans les domaines suivants : fonctions récursives, automates, communication, complexité, algorithmique, systèmes discrets, logique mathématique, systèmes aléatoires. Autour de ce noyau, elles se spécialisent en des disciplines telles que l'informatique, l'automatique, le traitement du signal, l'intelligence artificielle et les télécommunications.

Les STIC ne peuvent se concrétiser que grâce aux sciences physiques et chimiques, en particulier l'électronique des semi-conducteurs, les courants à haute fréquence, l'optique et, plus récemment, les nanosciences et la mécanique quantique.

Les STIC et les sciences de la vie se fertilisent réciproquement, notamment dans l'élaboration de paradigmes comme la cybernétique, la systémique. Il en va de même avec les neurosciences, les sciences cognitives et l'ergonomie.

Au-delà, les sciences de l'homme et de la société jouent par rapport aux STIC un rôle essentiellement évaluatif et critique : épistémologie, éthique, économie et sciences politiques.

Technologies

Boîtier de communication d'un cluster de PC. © CNRS Photothèque - Christophe Lebedinsky

Les STIC s'appuient sur les technologies les plus aptes à porter leur complexité. Après la mécanique et l'électricité, elles ont fait appel à l'électronique (puis la micro-électronique) et l'optique. Pour l'avenir, elles attendent beaucoup des biotechnologies, des nanotechnologies et des dispositifs quantiques.

Ces moyens technologiques s'organisent dans de grandes familles de dispositifs matériels spécifiquement STIC : unités de traitement (notamment de calcul), mémoires (disques durs et souples, CD-DVD), entrées/sorties, transmission à distance, interfaces homme-machine (écran, clavier, souris), dispositifs d'acquisition de données (capteurs, scanner) et d'action sur le monde extérieur (imprimante, actionneurs).

Sur cette base s'installent les dispositifs logiciels : calcul et opérations logiques, structures de données (enregistrement, fichier... bases de données) et de contrôle (séquence ordinale, branchement impératif ou conditionnel), entités combinant calcul et données (objets, composants logiciels, agents, services, systèmes d'exploitation, outils d'administration), logiciels applicatifs.

Conception

Conception du futur lanceur réutilisable Hopper. © EADS SPACE Transportation

Entre l'idée même de leur possibilité (relevant de l'imagination créative des scientifiques, des futurologues voire de celle des auteurs de science-fiction) et leur déploiement opérationnel, la concrétisation des STIC doit passer par une phase de conception et d'ingénierie. La conception consiste à définir les différents niveaux d'architecture aussi bien que les composants les plus élémentaires (composants électroniques, instructions de programmes) selon différents types de démarche (en cascade, en V, en colimaçon...).

Les phases amont de cette conception, aux frontières de la recherche et du développement, sont pratiquées dans les laboratoires des industriels (fondeurs de circuits intégrés, constructeurs de composants et de dispositifs matériels complets comme les ordinateurs et les automates), des éditeurs de logiciels, des opérateurs de télécommunications et des prestataires de services les plus avancés. Les phases finales relèvent des utilisateurs (entreprises et particuliers) pour l'intégration finale de leurs systèmes : systèmes d'information et de gestion, systèmes de production industrielle, systèmes de défense, produits et services pour le grand public (électroménager, informatique domestique, domotique, jeux).

La conception doit prendre en compte les coûts et les performances, les risques, la disponibilité, l'ergonomie, les enjeux humains et sociaux (emploi, libertés, sécurité), les conséquences pour l'environnement (dissipation d'énergie, recyclage des composants). Elle doit aussi respecter les règles de protection de la propriété industrielle. Il est souhaitable de recourir à des méthodes participatives (ou collaboratives), à l'ingénierie des exigences et à la logique des usages pour prendre en compte non seulement les besoins explicites mais aussi les besoins implicites et les désirs des utilisateurs finaux en entreprise, des consommateurs et des citoyens.

La conception a elle-même recours aux STIC (ateliers logiciels) et à leurs formes les plus avancées (simulation, réalité virtuelle ou augmentée).

Implémentation

Grappe de PC HP à l'INRIA Rhône-Alpes. © INRIA / Photo Jim Wallace

Les STIC ne prennent leur sens que par l'implémentation concrète de ce qu'elles permettent de concevoir. Cette implémentation comporte des « couches » allant des plus matérielles (composants électroniques et environnement physique) jusqu'aux plus stratégiques (applications décisionnelles), en passant par les infrastructures logicielles et les applications opérationnelles.

Cette implémentation prend donc la forme d'une intégration progressive à partir des composants et en allant vers le système complet répondant aux objectifs fonctionnels assignés au système, tout en respectant des contraintes de performances et de qualité : temps de réponse, disponibilité, fiabilité, testabilité, maintenabilité, traçabilité, utilisabilité (ergonomie) et, le cas échéant, évolutivité. L'implémentation doit respecter les normes et standards applicables au domaine visé.

L'implémentation matérielle s'exprime dans des architectures dont la diversité et la complexité s'accroît au fil des décennies : unités centrales et périphériques, systèmes multiprocesseurs (y compris les composants « multicœurs »), jeux de « cartes » ou « lames » de plus en plus puissantes et nombreuses, systèmes distribués et répartis, client-serveur, fermes de processeurs et grilles de calcul, réseaux neuronaux. Il en va de même pour les composants et outils logiciels et pour les services.

L'implémentation logicielle se décompose traditionnellement en analyse, programmation et implantation (qui se termine par le déploiement, pour les systèmes à implantation multiple). Ces techniques sont utilisées dans le cadre de méthodes (ou méthodologies) plus ou moins formalisées, plus ou moins appuyées sur des environnements de développement intégrant des interfaces appropriées et des outils d'implémentation, en particulier les compilateurs de langages. Les tests, à tous niveaux, y occupent une place considérable.

L'implémentation se prolonge par la maintenance, tant curative (en cas de dysfonctionnement) qu'évolutive (pour suivre l'évolution des technologies, des besoins ou de la demande des utilisateurs). La vie d'un système se termine par le recyclage de ses composants, qui doit avoir été prévu dès l'origine pour réduire les atteintes à l'environnement.

Quand les systèmes ne sont pas livrés « clés en mains » ou exploités par un prestataire (externalisation), l'implémentation et l'intégration se déroulent sous l'autorité d'une maîtrise d'œuvre appelée en général DSI (direction des systèmes d'information). Le succès de l'implémentation et du déploiement dépend d'une bonne « conduite du changement ».

Modèles

Simulation numérique de la température à 30 m de profondeur au niveau du cap de Bonne Espérance. © CNRS Photothèque - Jean-Marc Molines

Les STIC peuvent se limiter à la construction de modèles à caractère descriptif. Ceux-ci peuvent être animés et interactifs (par exemple les simulateurs). Parmi les principales applications des modèles, on peut citer les systèmes décisionnels (marketing notamment, avec l'analyse et la fouille des données), la « modélisation des réservoirs » pour les industries pétrolières, la prévision (notamment économique et météorologique), la CAO, la CFAO, l'infographie, la géomatique, les bases de données, la recherche opérationnelle et l'optimisation, ou encore la recherche scientifique, l'analyse des organisations, l'« intelligence économique et stratégique ». Intelligence artificielle et probabilités jouent ici un rôle important.

Systèmes opérationnels

Les systèmes opérationnels mettent les modèles en prise sur un environnement réel. Ils peuvent être plus ou moins autonomes (boucle ouverte ou boucle fermée).

Montage du moteur : mise de segments sur les pistons par robot. © PSA PEUGEOT CITROËN Direction de la Communication - Photo Patrick Legros

L'architecture matérielle des systèmes opérationnels comporte en général des dispositifs et des fonctions d'entrées/sorties, de traitement (calcul, contrôle), de mémoire (accès en lecture et écriture à des adresses déterminées) et de communication locale ou à distance au moyen de réseaux et interfaces homme-machine. Ces dispositifs se regroupent en un certain nombre d'unités (unités centrales et périphériques). Un ordinateur est un ensemble cohérent et autonome d'unités. Les principales formes d'implantation sont l'ordinateur au sens traditionnel (poste de travail ou serveur), l'automate industriel, le robot, le système de télécommunications, le réseau de machines... constituant les briques de base d'un système STIC.

Les logiciels et services s'organisent en traitements, coordonnés par un système d'exploitation, exploitant des données (et plus généralement des informations) reçues en entrée, fournissant d'autres informations en sortie. Ces entrées et sorties peuvent être échangées avec un utilisateur humain, via une interface homme/machine qui en assure la saisie ou la présentation, ou avec un processus automatisé (données venant de capteurs et assurant la commande d'actionneurs). Les fonctions peuvent s'organiser en processus. Un ensemble de traitements correspondant à une fonction donnée est une application. Un ensemble cohérent d'applications est parfois appelé « suite » (suite bureautique, suite de développement) ou « progiciel intégré de gestion ».

Du point de vue temporel, le fonctionnement des systèmes peut dépendre des exigences d'un processus (temps réel, modes transactionnels et interactifs), de ses propres contraintes temporelles (par exemple le grand calcul scientifique) ou respecter un ordonnancement des tâches selon un cycle déterminé (exemple : traitement journalier par lots).

Un système opérationnel peut n'être disponible à ses utilisateurs que sous forme de service.

Information et communication

Personnes travaillant en immersion dans un CAVE, sur l'intérieur d'un monospace. © PSA PEUGEOT CITROËN Direction de la Communication - Photo Patrick Sautelet

Les termes « information » et « communication » ne peuvent pas être strictement distingués. Le premier renvoie plutôt au fonctionnement d'un modèle ou système en lui-même (on parle de « traitement de l'information », ou de système d'information d'une entreprise). Le second évoque des échanges d'information entre plusieurs systèmes artificiels ou humains (on parle de réseaux, de médias). Au niveau des interactions homme-machine, les STIC font appel non seulement à l'informatique, mais aussi à l'ergonomie, à la psychologie et à la sociologie.

Dans l'ensemble des informations, on distingue traditionnellement les données (informations structurées directement exploitables par les machines) des connaissances (informations mises en œuvre par les êtres humains). Les STIC traitent aujourd'hui presque exclusivement de l'information « numérique » (traduction de l'anglais digital), c'est à dire codée sous forme binaire. Si nécessaire, cette information doit être préalablement numérisée.

Cette information peut consister en signaux, nombres, textes, images fixes ou animées (vidéo), son et, de plus en plus souvent, une combinaison de ces différentes formes (multimédia, éventuellement immersif pour la réalité virtuelle). L'information peut être plus ou moins « structurée » (une série de nombres est plus structurée qu'une image, par exemple). En grande quantité, l'information s'organise en bases de données, voire en masses de données.

Centre de supervision de télécommunications de Blagnac. © Yves Guillamon / France Télécom

Les systèmes d'information et de communication pénètrent aujourd'hui toutes les activités humaines, qu'elles soient professionnelles ou ludiques, familiales ou personnelles. Parmi les principaux secteurs (ou catégories d'applications) considérés, il faut citer : banque, assurance, industrie, jeux, médias, télécommunications, commerce, loisirs, défense, espace, art, enseignement (didacticiels, enseignement à distance), documentation, domotique, droit, économie, médecine, assistance aux handicapés, transports.

Les STIC sont nécessairement pluridisciplinaires, car elles portent des enjeux :

• théoriques (logique, rôle et place de l'homme dans l'univers),
• industriels (concurrence internationale, situations de monopole), avec des secteurs économiques nouveaux (constructeurs, éditeurs de logiciels, opérateurs de réseaux, consultants, SSII),
• sociaux et culturels (emploi, éducation, information, formation),
• moraux (pornographie et violence, avenir de l'homme dans sa maîtrise des machines, intégration des « prothèses »),
• idéologiques et politiques (libertés, « fracture numérique », pouvoirs).