En pleine Guerre froide, alors que le monde commençait à s’organiser autour de bits (zéros et uns), un petit groupe de scientifiques soviétiques décida de suivre une voie différente : construire un ordinateur qui ne penserait pas en binaire, mais en trois valeurs distinctes. Cet expériment a été baptisé Setun, il fut le premier ordinateur universel basé sur une logique ternaire de l’histoire, et selon ceux qui l’ont connu, il était fiable, efficace et étonnamment élégant dans son design logique.
Cependant, il fut rapidement interdit par les organes officiels, bloqué dans sa production, puis finalement démonté, effaçant presque toutes ses traces physiques. L’histoire de Setun illustre comment une grande idée technique a été confrontée aux enjeux politiques, à la bureaucratie et aux luttes de pouvoir internes de l’Union soviétique.
De l’échec du M-2 à la découverte du ternaire
Le personnage central de cette histoire est Nikolai Brusentsov, un jeune ingénieur diplômé en 1952 de l’Institut d’ingénierie de l’énergie de Moscou. Sa carrière prit un tournant en 1954 lorsqu’un collègue lui présenta le prototype de l’ordinateur M-2, destiné à l’Université d’État de Moscou (MSU), commandé par Serguéi Sobolev, l’un des mathématiciens les plus influents du pays et figure clé du programme nucléaire soviétique.
Le M-2 devait être installé dans la prestigieuse tour Lomonósov, dans une salle spécialement conçue pour sa réception. Brusentsov et deux autres ingénieurs se rendirent sur place pour travailler avec la machine. Mais en 1955, tout s’effondra : une querelle personnelle et académique entre Sobolev et le responsable du laboratoire du M-2 empêcha le transfert. L’ordinateur ne fut jamais livré.
loin de se décourager, Sobolev lança un défi à l’équipe : “Si nous ne pouvons pas obtenir le M-2, construisons notre propre ordinateur.” Son objectif : une machine économique, robuste et simple d’utilisation, conçue pour les universités et centres de recherche du pays. Brusentsov fut chargé de définir les bases techniques du projet.
Une contrainte essentielle : l’utilisation interdite de tubes à vide, et le peu de disponibilité des semi-conducteurs à cette époque. Parmi les alternatives émergentes, les noyaux magnétiques en ferrite — une forme de cœur magnétique, utilisés en logique et mémoire — apparurent comme une solution prometteuse. En expérimentant avec eux, Brusentsov fit une découverte capitale : avec un câblage approprié, ces éléments pouvaient générer des impulsions stables à trois états distincts, plutôt que deux.
En d’autres termes, au lieu de se limiter à une logique binaire “0 ou 1”, ils pouvaient manipuler “−1, 0 et +1”. La base physique d’un ordinateur ternary était née.
La logique ternaire équilibrée : trois valeurs au lieu de deux
À partir de cette base physique, l’équipe s’appuya sur une idée mathématique élégante : la logique ternaire équilibrée. Au lieu d’utiliser uniquement des chiffres positifs pour représenter les nombres, on employa trois symboles (−, 0, +), correspondant à −1, 0 et +1, combinés en puissances de 3.
Par exemple, le nombre 7 s’écrit en base équilibrée comme “+−+”, ce qui équivaut à :
- (1 × 3^0 − 1 × 3^1 + 1 × 3^2 = 1 – 3 + 9 = 7)
Les avantages ne se limitaient pas à l’esthétique. En ternary équilibré :
- Les nombres sont “naturellement” signés, car le trit le plus significatif indique directement le signe.
- Il n’est pas nécessaire de différencier entre nombres entiers signés ou non, comme en binaire.
- Le processus d’arrondi est simplifié grâce à une représentation symétrique autour de zéro.
Brusentsov et son équipe constatèrent rapidement que, bien qu’un trit (l’unité terniaire) soit plus complexe qu’un bit, de nombreuses opérations arithmétiques et logiques se simplifiaient. L’ingénieur lui-même écrivit plus tard que la complexité apparente de chaque élément était compensée par “l’harmonie et la cohérence” de l’architecture ternary dans son ensemble.
Le 7 janvier 1956, il fit officiellement la proposition d’un ordinateur doté d’une logique équilibrée. Après de nombreux séminaires, débats et comparaisons avec les architectures binaires, la majorité fut convaincue : l’ordinateur de l’Université de Moscou serait ternary. Et il reçut le nom d’un petit fleuve proche du campus : Setun.
Fonctionnement de Setun : architecture et performances
Setun fut achevé en décembre 1958. Il ne s’agissait pas d’un simple prototype théorique, mais d’un ordinateur opérationnel comprenant six modules fonctionnels précis :
- Unité arithmétique et logique (ALU).
- Unité de contrôle.
- Mémoire opérationnelle.
- Unité d’entrée.
- Unité de sortie.
- Mémoire à tambour magnétique.
L’entrée se faisait via une bande de papier perforée à cinq positions, capable de lire environ 800 caractères par seconde. Les données étaient sérialisées vers un registre à décalage de 9 trits, où elles étaient converties en format parallèle pour être stockées en mémoire.
La mémoire RAM était divisée en deux :
- Une mémoire rapide à base de noyaux de ferrite, comprenant 162 mots de 9 trits.
- Un tambour magnétique, avec 1 944 mots, plus lent mais de capacité accrue.
La mémoire à ferrite fonctionnait comme une cache, anticipant des concepts qui deviendraient standards dans l’architecture des ordinateurs. L’ALU pouvait additionner ou soustraire en environ 180 microsecondes, multiplier en environ 320 microsecondes, et réaliser des décalages, normalisations, infos en virgule flottante dans le système ternary.
Setun disposait de 24 instructions — dont 21 d’usage courant — avec sauts conditionnels et inconditionnels, entièrement compatibles avec une logique à trois valeurs, en accord avec les travaux du logicien polonais Jan Łukasiewicz sur les états “vrai, faux et inconnu”, mappés à −1, 0 et +1.
Un point problématique concernait le stockage dans le tambour magnétique : celui-ci utilisait une codification hybride via deux bits pour représenter les trois états ternaires, solution qui a été critiquée pour “contaminer” la pureté de la logique ternaire. Pourtant, des études récentes ont montré que cette méthode pouvait offrir des avantages en performance pour certaines opérations arithmétiques.
Ce qui comptait alors, c’était la fiabilité : et dans ce domaine, Setun se montra solide. Lors des tests officiers, il fonctionna sans panne pendant trois semaines — un exploit pour un système daté de la fin des années 1950.
Succès technique, veto politique
Après sa mise en service, Setun fut présenté en 1959 lors de l’Exposition des réalisations économiques de l’URSS. Même Nikita Khrouchtchev aurait pu le voir fonctionner. Cependant, le soutien officiel significatif arriva le 29 avril 1960, quand une commission interinstitutions certifia officiellement que Setun respectait les caractéristiques établies et le reconnut comme le premier ordinateur universel basé sur la logique ternary.
Tout semblait prometteur. Mais le destin en décida autrement.
En 1960, le Comité d’État de la radioélectronique — l’organe qui décidait de la fabrication en série — inscrivit Setun sur une liste noire : sa fabrication fut interdite. La justification officielle : “un gaspillage de fonds”, alors que ce comité n’avait jamais investi dans son développement.
Face à l’indignation, Sobolev interpella même : “Avez-vous seulement vu la machine ?”. La réponse : “Ce qui compte, ce sont les papiers, les tampons et signatures correctes.”
Le coup ne vint pas uniquement de Moscou. La Tchécoslovaquie proposa de produire en grande quantité un clone de Setun à Brno, capable de réaliser des centaines d’unités par an. Mais Moscou bloqua le projet, affirmant que la production devait rester locale… alors que ses propres autorités refusaient aussi de le fabriquer.
Malgré tout, une production limitée fut lancée : entre 1959 et 1965, une cinquantaine d’unités furent construites, distribuées à des académies militaires, centres météorologiques et universités. Setun servit pour tester des moteurs d’avion, réaliser des prévisions météorologiques à court terme, et pour des calculs scientifiques.
Brusentsov soulignait que ces machines fonctionnaient sans assistance technique ni pièces de rechange, dans des climats extrêmes comme le désert d’Askhabad ou les hivers rudes de Yakoutsk. Lorsque leur utilité devint prouvée, la production fut brusquement arrêtée en 1965. Les clients apprirent l’annulation de leurs commandes de la manière la plus brutale.
Les années suivantes, le concepteur expliqua que la fin de l’aventure n’était pas due à des raisons techniques ou économiques : simplement, la machine ne s’alignait pas avec les choix politiques, favorisant des architectures binaires “cloniques” de l’Occident.
Setun-70, un second essai également brisé par le système
Malgré ces obstacles, Brusentsov ne renonça pas. En 1967, il obtint l’autorisation de développer une nouvelle machine ternary au Centre de calcul de l’Université de Moscou : Setun-70.
L’objectif était ambitieux : finir l’ordinateur avant 1970. Il y parvint. Setun-70 améliorait l’original avec plus de mémoire RAM, des pages ROM programmables par l’utilisateur, un tambour magnétique plus grand, une consommation réduite, et une alimentation basée sur des transistors. Il était aussi plus compact physiquement.
Mais la même histoire se répéta : le responsable du logiciel ne livra jamais le système prévu, distrait par d’autres projets, et la direction changea. La nouvelle équipe était moins encline à l’expérimentation architecturale.
La situation culmina avec le transfert forcé du laboratoire de Brusentsov dans un grenier sans fenêtres dans une résidence étudiante. Malgré des conditions précaires, l’équipe conserva Setun-70 et développa un système éducatif appelé Nastavnik (“Tuteur”), utilisé pendant des décennies pour l’enseignement, notamment pour répartir les étudiants selon leur niveau linguistique.
Le destin du premier Setun fut beaucoup plus cruel : bien qu’il fût encore en fonctionnement, il fut débranché et démonté à l’été 1973. Le registre d’utilisation à la dernière date existe, mais le document officiel ordonnant la destruction n’a pas été retrouvé. Nul ne sait avec certitude pourquoi cet ordinateur unique fut sacrifié.
Un héritage difficile et une question sans réponse
Jusqu’à sa mort en 2014, Nikolai Brusentsov continua de défendre la logique ternary, dirigeant un laboratoire consacré à cette idée, et cherchant sans succès des financements pour de nouveaux processeurs à trois valeurs.
Pour lui, Setun n’a jamais été un échec. Il a prouvé qu’un ordinateur non binaire pouvait être construit, programmé, enseigné et utilisé pendant des années dans des conditions réelles. Ses difficultés n’étaient pas d’ordre technique, mais liées au contexte politique et institutionnel : le système soviétique opta pour suivre les architectures binaires occidentales et marginalisa toute alternative, pourtant prometteuse.
La grande énigme reste celle de la raison pour laquelle tout cela fut si vite enterré : interdictions de production en série, blocages par d’autres pays du bloc socialiste, voire destruction physique de l’original. Ni les documents officiels ni les témoignages n’ont pu apporter de réponse définitive à cette question.
Face à l’intérêt actuel pour de nouvelles architectures pour l’intelligence artificielle, l’optimisation énergétique ou la logique multi-valeur, l’histoire de Setun paraît moins exotique qu’il y a quelques décennies. Elle rappelle que, parfois, la meilleure idée technique ne l’emporte pas… si elle ne correspond pas aux desseins de ceux qui décident de ce qui sera fabriqué ou enterré.
Questions fréquentes sur l’ordinateur ternary Setun
Qu’était exactement l’ordinateur soviétique Setun ?
Setun fut le premier ordinateur universel basé sur une logique ternaire équilibrée, développé à l’Université d’État de Moscou, et opérationnel dès 1958. Plutôt que d’utiliser des bits binaires (0 et 1), il utilisait des trits avec trois états (−1, 0, +1). Conçu comme une machine polyvalente pour les universités et centres de recherche, il comportait une architecture complète (ALU, mémoire à noyaux de ferrite, tambour magnétique, entrée par bande perforée) et un ensemble de 24 instructions.
Pourquoi Setun est-il considéré comme un ordinateur “interdit” ou “bannis” ?
Setun a dépassé les tests officiels et été reconnu comme le premier ordinateur universel basé sur la logique ternary, mais le Comité d’État de la radioélectronique le classa sur une liste noire : sa fabrication en série fut interdite, sous prétexte que cela serait un “gaspillage de fonds”. Plus tard, sa production en Tchécoslovaquie fut également bloquée, puis en 1965, même une production limitée fut arrêtée. L’ordinateur, capable de fonctionner pendant plusieurs années, fut démonté en 1973, bien que toujours en état de marche. Cette combinaison d’interdictions administratives, de blocages industriels et de destruction physique est l’une des raisons pour lesquelles certains parlent d’un ordinateur “interdit de fait”.
Combien de unités ont été fabriquées et à quelles fins ?
Entre 1959 et 1965, environ 50 unités de Setun virent le jour. Elles furent déployées dans diverses institutions : académies militaires pour l’automatisation des tests moteurs, centres météorologiques pour les prévisions à court terme, universités pour la recherche en mathématiques et chimie. Tous s’accordent à dire que cette machine fut extrêmement fiable, capable de fonctionner sans dépannage ni pièces de rechange, même dans des climats extrêmes comme le désert d’Askhabad ou l’hiver rigoureux de Yakoutsk.
La logique ternary a-t-elle encore un sens aujourd’hui par rapport à l’architecture binaire classique ?
La logique ternary équilibrée présente des avantages théoriques : une représentation naturelle des nombres signés, une symétrie dans le processus d’arrondi, une efficacité potentielle en économie de ressources pour certaines applications. Cependant, l’industrie s’est longtemps concentrée sur le binaire, ce qui a freiné la recherche et la développement d’architectures alternatives. Aujourd’hui, avec l’intérêt croissant pour l’intelligence artificielle, la computation neuromorphique ou la logique multi-valeur, Setun se positionne comme un exemple historique prouvant que des systèmes à trois états peuvent être non seulement possibles mais également opérationnels dans la réalité.
Sources :
– Témoignages et notes de Nikolai P. Brusentsov sur le développement de Setun et Setun-70.
– Rapports techniques et analyses historiques sur l’ordinateur Setun et la logique ternary équilibrée.
