Karakuri serveur de thé, avec mécanisme, XIX^e siècle. musée national de la nature et des sciences de Tokyo.

Un automate est un dispositif reproduisant en autonomie une séquence d'actions prédéterminées sans l'intervention humaine, le système fait toujours la même chose.

L'automate est un objet programmé.

Automatisme

automate d'un bateau lors d'une exposition au CNAM

En automatisme le terme est réservé aux dispositifs électromécaniques pilotant le système. Il commande le registre des sorties (commande des actionneurs) en fonction du registre des entrées (états des signaux envoyés par les capteurs) et de l'étape du programme en cours.

Mécanique

Dans le domaine de la mécanique, on nomme automate un appareil qui exécute une séquence déterminée d'opérations de manière séquentielle en utilisant des technologies uniquement mécaniques. Autrefois, le métier d'automatier consistait en la conception et fabrication d'automates, et il s'est beaucoup développé avec l'avancement de l'horlogerie^[1].

La programmation est réalisée par des dispositifs variés : rubans perforés, cartes perforées, rouleaux à picots, arbres à cames , etc. La lecture et la transmission des informations sont assurées par des systèmes mécaniques et physiques dont certains sont connus depuis l'Antiquité : leviers, poulies, courroies, engrenages, compression/dilatation de gaz, mécanique de fluide.

Ce terme désigne également une machine qui reproduit le mouvement et les attitudes d'un être vivant (voir Vaucanson, Jacquet-Droz).

Informatique

Dans le domaine de l'informatique, on nomme automate une machine à traiter de l'information. Par opposition à la notion de fonction continue, cette information est de nature discrète : nombres entiers, par exemple 0 ou 1, caractères « a, b, c… » Un automate est caractérisé par :

• un ensemble de variables discrètes d'entrée, de sortie et d'états internes ;
• deux fonctions discrètes : l'une déterminant les sorties en fonction des entrées et de l'état interne au temps précédent, l'autre le nouvel état interne en fonction des entrées et de l'état interne au temps précédent. Ces fonctions sont appliquées à des intervalles de temps fixes: le temps est donc lui aussi discrétisé.

Exemples :

• les diverses composantes de l'unité centrale d'un ordinateur, par exemple de l'unité arithmétique et logique, sont des automates ;

Vue d’artiste d’une machine de Turing : un ruban infini muni d'une tête de lecture/écriture. La machine dispose également d'une table de transition, non représentée sur l'image.

• la machine de Turing est un automate, elle fait partie des automates accepteurs de chaînes de caractères. Ceux-ci peuvent se classer en différents modèles formels, induits par la hiérarchie de Chomsky, comme automate fini, automate à pile, automate linéairement borné, machine de Turing.

Les champs d'application de la notion d'automate sont immenses : mathématiques discrètes, informatique théorique aussi bien théorie de la compilation qu'informatique parallèle, systèmes complexes (automates cellulaires et théorie de l'auto-organisation et de l'émergence), etc.

La notion d'automate a émergé des besoins de programmation relatifs à l'analyse syntaxique : elle permettait de remplacer par des données — faciles à modifier — et un programme de cheminement unique ce qui aurait demandé un programme bien plus complexe et surtout bien plus délicat à maintenir par la suite (ce principe a été ensuite celui des systèmes experts). La métalangue de Backus rend plus rigoureuse l'expression d'automates, et facilite leur élaboration par des programmes comme Lex et Yacc.

Elle a donné lieu aussi à plusieurs travaux théoriques qui n'ont pas toujours eu de retombée pratique évidente (nécessitant l'hypothèse d'une mémoire infinie, par exemple).

Automates cellulaires

Les automates cellulaires forment un sous-ensemble des automates finis, qui ont été très étudiés en mathématiques et en informatique théorique comme modèles d'évolution des systèmes dynamiques et comme modèle de calcul. Ce sont des grilles de cellules à 1 ou 2 dimensions (parfois plus) ; chaque cellule est caractérisée par un état, généralement binaire : 0/1, blanc/noir, occupé/non-occupé…. Les grilles évoluent par étape de temps : l'état de chaque cellule est calculé au temps (t+1) en fonction d'une règle de voisinage : son état et de celui de ses voisines à l'étape (t).

Les automates cellulaires -malgré la simplicité de leurs règles de calcul- ont un comportement universel : selon les règles de voisinage, ils évoluent vers les différentes classes d'attracteurs de la dynamique des systèmes, et notamment les attracteurs étranges, signatures des systèmes chaotiques. Ce sont donc des outils théoriques de la science de la complexité ; certains ont les propriétés de la machine de Turing universelle; d'autres la capacité d'autoréplication.

Automates mécaniques

• Voir aussi : Automates Jaquet-Droz

Automates électro-mécaniques

• Principalement mus par une source d'énergie électrique.
• Composants électrotechniques et électromécaniques.

Automates électroniques

Deux automates programmables Industriels et leurs périphériques

Automates d'art et de divertissement

Automates d'art "Clowns musiciens", et "joueur de banjo" de Roullet-Descamps (1870), en restauration dans l'atelier des réserves du musée des arts et métiers à Saint-Denis.

Commerce

Automates d'analyses médicales

Autres utilisations du mot

Dans le langage courant, on qualifie familièrement automate une personne qui agit mécaniquement, soit d'une manière inconsciente (somnambule), soit sous l'impulsion d'une volonté extérieure. Une chanson de la comédie musicale cyberpunk de Michel Berger se dénomme la « serveuse automate ».

Le terme peut aussi désigner un robot.

Musées

Bâtiment de la Magie des automates à Lans-en-Vercors

• Musée des Automates de Falaise, anciennement Automates Avenue, à Falaise, Normandie, France
• Musée La Magie des Automates à Lans-en-Vercors, France
• Musée de l'automate de Souillac à Souillac, Lot, France
• Musée des automates de La Rochelle La Rochelle, Charente-Maritime, France
• Musée des Passions et des Ailes Baden, (France)
• Le Moulin des Automates, (France)
• Musée de l'automate à L'Auberson, (Suisse)
• Musée d'art et d'histoire & Automates Jaquet-Droz, (Suisse)
• Musée CIMA à Sainte-Croix (Vaud), (Suisse, automate et boîte à musique)
• Museum Van Speelklok tot Pierement (Pays-Bas)

Notes et références

Voir aussi