Art science technologie

REPƒRAGE DES RESSOURCES L'art peut inspirer la science et la technologie

Jean-Claude Risset

Nous donnons dans ce chapitre quelques exemples issus de la musique montrant que la science et la technologie peuvent tre inspirŽes par les arts.
La musique a toujours tirŽ parti des technologies de son temps. On a moins conscience des apports, pourtant significatifs, de la musique ˆ la science et ˆ la technologie. L'art - artisanat ou jeu mŽtaphysique, divination intuitive et sensible - prŽcde parfois la science. ActivitŽ qui engage tout l'tre, ses ressources sensorielles et cŽrŽbrales, perceptives et motrices, la musique, avec ses exigences poussŽes, a souvent forcŽ la technique ˆ progresser, des Žpoques primitives ˆ la lutherie informatique. Et l'analyse des pratiques musicales pose des Žnigmes stimulantes ˆ la science, qui doit rendre compte de phŽnomnes structurŽs et hautement complexes. Le chercheur bŽnŽficie des repres et des raccourcis du musicien, et le musicien peut tre inspirŽ par les dŽmarches, les rencontres, voire les accidents ou les impasses de la recherche.
La premire physique fut musicale : c'est dans l'Žtude de phŽnomnes musicaux que Pythagore a appliquŽ l'arithmŽtique ˆ l'Žtude des phŽnomnes naturels. D'o le dogme pythagoricien "les nombres gouvernent le monde" - la musique des sphres cŽlestes aussi bien que celle des sons: cette doctrine a stimulŽ l'Žtude scientifique des phŽnomnes naturels. La psychoacoustique est nŽe avec Aristoxne le musicien. La premire grande "machine" est probablement musicale : dans l'orgue, qui remonte ˆ plus de deux sicles avant JŽsus-Christ, l'Žnergie mise en jeu pour la production du son n'est pas produite par l'interprte - ce dernier se concentre sur la spŽcification de l'information musicale en touchant son clavier. La touche d'orgue est peut-tre le premier interrupteur. Le clavier musical est d'ailleurs l'anctre de celui de la machine ˆ Žcrire et du terminal d'ordinateur. Ds le XVII^e sicle, Kircher dŽcrit divers automates musicaux, notamment des orgues actionnŽs par des tambours ˆ picots qui sont sans doute les premiers exemples de programmes enregistrŽs ; avant Descartes, la musique y est codŽe dans un systme de coordonnŽes cartŽsiennes. Ces systmes ingŽnieux ont sans doute inspirŽ la thŽorie des animaux-machine. Selon l'historien britannique Geoffroy Hindley, c'est la notation musicale occidentale qui a inspirŽ le recours aux coordonnŽes cartŽsiennes - ce qui est ˆ la source du dŽveloppement considŽrable de la science occidentale avec la rŽsolution des Žquations diffŽrentielles traduisant la loi de Newton. GalilŽe, Žtablissant les fondements de la dynamique, aurait eu recours aux capacitŽs rythmiques de moines musiciens qui comptaient en mesure pour lui servir de chronomtre.
Les instruments de musique des diffŽrentes civilisations musicales ont ŽvoluŽ pour aboutir ˆ une espce d'optimum acoustique dans les conditions dans lesquels ils sont utilisŽs. Ainsi ils exploitent souvent les zones les plus sensibles de l'oreille. Emile Leipp et son Žcole ont insistŽ sur le fait que les propriŽtŽs du systme auditif sont inscrites dans la structure des instruments - propriŽtŽs que les luthiers ont comprises de faon sans doute empirique, mais qui les a amenŽs ˆ concevoir des dispositifs opŽratoires et efficaces. Johan Sundberg a montrŽ les mŽcanismes subtils et performants en action dans la voix chantŽe.
Bien des concepts furent mis en Ïuvre implicitement en musique avant d'tre dŽgagŽs en mathŽmatiques, par exemple les notions de logarithme, de modulo arithmŽtique, de groupe de transformations. Yves Hellegouarch rappelle que Farey a dŽveloppŽ l'importante thŽorie mathŽmatique des sŽries qui portent son nom en Žtudiant les rapports de frŽquence des intervalles musicaux. Selon Hellegouarch, la considŽration approfondie du phŽnomne musical pourrait stimuler une invention mathŽmatique moins discursive, plus intuitive et holistique, voire romantique. En fait Hellegouarch lui-mme a montrŽ ds 1970 la voie qui a abouti rŽcemment ˆ la dŽmonstration du thŽorme de Fermat, en remarquant que si le thŽorme de Fermat Žtait faux, on pourrait construire des courbes algŽbriques aux propriŽtŽs merveilleuses au point d'tre invraisemblables ; peut-tre ce rapprochement si original est-il liŽ ˆ sa formation musicale : premier prix du Conservatoire de Paris en violoncelle, il n'est jamais allŽ au LycŽe avant le baccalaurŽat. Cinquante ans avant Chomsky, le musicologue viennois Schenker a introduit une thŽorie de la musique tonale faisant dŽjˆ appel ˆ la notion de grammaire gŽnŽrative.
Lee de Forest visait la production d'oscillations Žlectriques musicales lorsqu'il a inventŽ "l'audion" -la lampe triode, pierre angulaire de l'Žlectronique (il a d'ailleurs produit quelques annŽes plus tard le premier instrument Žlectronique). C'est ˆ des fins musicales que Max Mathews a mis en Ïuvre en 1957 l'enregistrement et la synthse numŽrique des sons. Les exigences sonores et musicales ont suscitŽ ds la fin des annŽes 50 la conception des premiers programmes objets modulaires, avec les compilateurs MUSIC de Mathews, et dans les annŽes 60 la mise en Ïuvre d'ordinateurs dŽdiŽs, anctres des microordinateurs personnels. L'environnement graphique MAX de Miller Puckette, ˆ l'avant-garde des programmes temps rŽel, met en Ïuvre des procŽdŽs de "scheduling" originaux et efficaces. Les musiciens peuvent tirer parti de leur reprŽsentation dŽtaillŽe du domaine sonore, riche de points de repre, au delˆ du champ musical : bien des chercheurs musiciens (citons Olive, Lindblom, Sundberg, Lieberman) ont apportŽ des contributions dŽcisives ˆ la recherche sur la parole ; et Nilssone et Sundberg ont montrŽ rŽcemment que la rŽussite des musiciens Žtait meilleure dans certaines t‰ches non musicales.
L'exploration des ressources de la synthse des sons par ordinateur - recherche cumulative ˆ laquelle ont contribuŽ scientifiques et musiciens - a bouleversŽ notre conception du son musical et de sa perception. C'est la nŽcessitŽ d'exploiter les analyses sonores pour composer le son musical et de ne pas se satisfaire d'une Žtude acadŽmique qui a poussŽ Mathews, Chowning et l'auteur ˆ dŽvelopper les mŽthodes d'analyse par synthse, dans lesquelles la sanction de l'Žcoute du son recomposŽ devient le critre de la pertinence de l'analyse : notre comprŽhension du son musical en a ŽtŽ transformŽe. L'analyse par synthse a permis de simuler des timbres instrumentaux et d'isoler les paramtres physiques qui dŽterminent effectivement le timbre - non seulement le spectre, par exemple, mais aussi les corrŽlations entre le spectre et la frŽquence (pour le violon) ou l'intensitŽ (pour la trompette). La synthse des sons musicaux a permis de produire des illusions auditives - illusions de mouvement, descentes indŽfinies. Comme l'a dit Purkinje, "les illusions, erreurs des sens, sont des vŽritŽs de la perception". La synthse a Žgalement permis de comprendre comment l'audition procde pour identifier deux sons de timbres diffŽrents jouŽs ˆ l'unisson, et plus gŽnŽralement pour dŽmler les sources sonores diffŽrentes dans l'Žcheveau des multiples composantes spectrales qui lui parviennent. L'organisation auditive est trs spŽcifique, elle traduit, "transmue" les relations entre paramtres physiques - que spŽcifie le compositeur - en relations entre paramtres sensibles : il est important de comprendre les modalitŽs de cette transmutation, qui est moins transparente qu'on ne le croit, pour pouvoir en jouer au lieu d'tre jouŽ par elle, pour que les structures musicales imaginŽes puissent tre traduites sans distorsion dans le domaine audible. Ici, la connaissance scientifique rejoint la crŽation musicale.
Sans l'informatique musicale, l'acoustique instrumentale et l'acoustique architecturale seraient privŽes d'innovations des plus significatives : les espaces illusoires de Chowning, les simulations de salles de SchrÏder, Damaske, Gottlob et Blauert, la caractŽrisation des paramtres acoustiques pertinents par le biais de l'analyse par synthse, les modles physiques de Cadoz, les diagrammes chaotiques de Lalo‘ et Gibiat, les reprŽsentations vibratoires de Rossing. Les Žtudes d'absorption active, visant ˆ attŽnuer un son en envoyant une copie de ce son en opposition de phase, seraient restŽes vellŽitaires. L'informatique elle-mme a bŽnŽficiŽ plus d'une fois des apports de l'informatique musicale- avec les premires expŽriences de crŽativitŽ artificielle (Hiller, Barbaud, Xenakis) ; les premiers langages modulaires, articulŽs comme le langage ˆ partir d'ŽlŽments en petit nombre (MUSIC III de Mathews) ; les premiers ordinateurs dŽdiŽs, prŽfigurant les ordinateurs personnels et fournissant de nouvelles possibilitŽs de communication homme-machine (le DDP224 de Denes avec le systme GROOVE de Moore et Mathews) ; les architectures nouvelles de systmes intŽgrant les impŽratifs temps rŽel et ceux de l'efficacitŽ de calcul (comme le systme informatique intŽgrŽ de l'ACROE ou les stations de travail actuellement ˆ l'Žtude) ; les capteurs programmables ˆ retour d'effort (ACROE) ; l'ordonnancement temps rŽel (le "scheduling" dans l'environnement graphique en programmation objet MAX de Miller Puckette) ; la messagerie sonore. Nombre d'Žtudiants musiciens de John Chowning sont chercheurs dans des firmes d'informatique comme Apple ou NexT.
La recherche en informatique musicale doit jouer un r™le critique envers les dŽveloppements technologiques et commerciaux qu'elle a souvent inspirŽs, et qui paraissent ˆ certains la rendre superflue. L'importance pratique de la synthse ou du traitement numŽrique des sons est considŽrable. Le dŽveloppement de la microŽlectronique rend les techniques numŽriques plus accessibles. Aujourd'hui les synthŽtiseurs sont pour la plupart numŽriques : ces outils personnels sont des ordinateurs spŽcialisŽs, et mme si leur usage est parfois rudimentaire, leurs ressources tirent parti du savoir et du savoir-faire dŽveloppŽ au cours de l'exploration des ressources de la synthse sonore par ordinateur. Mais il est grand temps de faire litire du fŽtichisme du matŽriel, de l'objet technologique miracle. Ce qui compte, c'est moins le matŽriel, la structure, les circuits, la machine, que le logiciel, la fonction, les programmes, le savoir-faire - l'investissement intellectuel de la pratique, de l'expŽrience et de la recherche. Or la logique commerciale fait bon marchŽ de la nŽcessitŽ de durer : les instruments matŽriels dans lesquels cet investissement est "rŽifiŽ" risquent de p‰tir du caractre pŽrissable des produits du commerce. Seule l'informatique - au sens le plus large - permet l'accumulation des connaissances, du savoir-faire, leur portabilitŽ vers de nouvelles mises en Ïuvre technologiques, leur conservation et leur dissŽmination : les possibilitŽs des rŽseaux et les promesses des systmes experts font espŽrer de grands progrs vers une transmission de plus en plus conviviale et efficace.
Il y a des cas o les exigences techniques de la musique n'ont pu tre satisfaites que par des musiciens qui ont utilisŽ l'informatique - un peu d'informatique - comme une technique qu'ils se sont appropriŽs : la connaissance de la problŽmatique des champs spŽcifiques comme la musique est plus longue ˆ acquŽrir et plus cruciale que la ma”trise de l'usage de l'informatique comme technique. Cas exemplaire, celui de la notation musicale assistŽe par ordinateur. Pour s'attaquer ˆ ce problme, un trs grand constructeur d'ordinateurs avait rŽuni dans les annŽes 6O un comitŽ de spŽcialistes de l'informatique graphique, de l'Ždition musicale, de la notation musicale : or le problme a ŽtŽ rŽsolu bien plus efficacement par Leland Smith, compositeur et instrumentiste, qui s'Žtait mis ˆ l'informatique pour suivre les recherches de son Žtudiant John Chowning, et qui, travaillant seul, a mis au point en Fortran, un langage que les informaticiens jugent dŽsuet et inadŽquat, le programme de notation musicale de loin le plus complet, le plus professionnel et le plus performant (ce programme est utilisŽ pour la "gravure" des Ïuvres nouvelles par les Editions Schott, et aux Etats-Unis par les Editions Schirmer).
Citons un autre cas significatif dans le domaine du mouvement - du "geste d'excellence". Les handicapŽs se plaignent souvent des mouvements hachŽs des dispositifs automatisŽs qu'on construit pour les aider. Aux Etats-Unis, un constructeur de tels dispositifs a demandŽ un chorŽgraphe de rŽaliser une chorŽgraphie pour robot et danseurs, espŽrant confŽrer ˆ ses robots pour handicapŽs plus d'humanitŽ et de gr‰ce.
Les innovations apportŽes par la recherche artistique - notamment la recherche musicale - ont ŽtŽ maintes fois exploitŽes par d'autres disciplines, ce qui est un hommage implicite: mais trop souvent l'origine de ces innovations est oubliŽe, voire occultŽe - l'activitŽ AST est rŽcupŽrŽe sans tre crŽditŽe.
Il importe de dŽpasser des motivations Žtroitement utilitaires. Par dŽfinition, on ne peut planifier la vŽritable innovation, celle qui dŽborde les cadres de la prŽvision a priori. La recherche authentique est ˆ long terme, et elle demande un engagement profond. Mme dans les domaines purement scientifiques ou techniques, c'est souvent la qute du beau qui meut le chercheur de haut vol.

RŽfŽrences

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http://felix.usc.edu/text/scivi1.html