Donald Knuth

Donald Ervin Knuth ([kə.ˈnuːθ][2]), né le à Milwaukee au Wisconsin, est un informaticien et mathématicien américain de renom, professeur émérite en informatique à l'université Stanford[3] (en tant que « professeur émérite de l'art de programmer »). Il est un des pionniers de l'algorithmique et a fait de nombreuses contributions dans plusieurs branches de l'informatique théorique.

Donald Knuth
Fonction
Professeur
Biographie
Naissance
Nom dans la langue maternelle
Donald Ervin Knuth
Nationalité
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Activités
Autres informations
A travaillé pour
Chaire
Fletcher Jones Professorship in Computer Science (d)
Religion
Membre de
Instrument
Orgue (en)
Dir. de thèse
Site web
Distinctions
Prix Turing ()
Liste détaillée
Fellow of the British Computer Society
Membre de l'American Mathematical Society
Prix Grace Murray Hopper ()
Bourse Guggenheim ()
Prix Turing ()
Prix Halmos-Ford ()
Conférence Gibbs ()
National Medal of Science ()
W. Wallace McDowell Award (en) ()
Prix Leroy P. Steele ()
Prix ACM Software System ()
Médaille Franklin ()
ACM Fellow ()
Médaille John von Neumann ()
Prix Harvey ()
Prix de Kyoto en technologies avancée ()
Docteur honoris causa de l'université Masaryk ()
Computer History Museum fellow ()
Docteur honoris causa de l'université Eberhard Karl de Tübingen ()
Membre étranger de la Royal Society ()
Docteur honoris causa de l'université Harvard‎ ()
Docteur honoris causa de l'École polytechnique fédérale de Zurich ()
Fellow of the Society for Industrial and Applied Mathematics ()
BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award (en) ()
Turing Talk (en) ()
Docteur honoris causa de l'université de Glasgow ()
Médaille Faraday ()
Conférence von Neumann ()
Archives conservées par
Œuvres principales

Knuth est l'auteur d'une centaine d'articles et d'une dizaine de livres sur l'algorithmique et les mathématiques discrètes ; les trois premiers volumes, avec la partie déjà publiée du volume 4 (4A) de The Art of Computer Programming (TAOCP), demeurent des ouvrages de référence.

Afin d'avoir une bonne qualité de mise en page pour la deuxième édition de son TAOCP, Knuth crée deux logiciels libres, par la suite largement utilisés en typographie professionnelle et en mathématiques, TeX et Metafont. Son intérêt pour la typographie le pousse également à créer la police Computer Modern, police par défaut de TeX.

Biographie

Enfance et études

Né à Milwaukee, dans le Wisconsin, Knuth reçoit son bachelor's degree summa cum laude[4] et son master's degree (les deux simultanément, le jury considérant son travail de B.Sc. comme valant un M.Sc.) en mathématiques du Case Institute of Technology (devenu depuis l'université Case Western Reserve) en 1960.

Sa première analyse d'algorithme remonte à l'été 1962. Il est alors impressionné par un ouvrage de l'informaticien soviétique Andreï Ershov.

Knuth découvre à cette occasion un lien entre l'efficacité d'un algorithme de hachage et des mathématiques remontant à Ramanujan.

En 1963, il soutient avec succès son Ph. D. (doctorat) en mathématiques au California Institute of Technology[5],[6].

Carrière universitaire

En 1968, il devient membre de la faculté de l'université Stanford, où il recevra finalement un titre académique créé à son intention : Professor Emeritus of the Art of Computer Programming. En 1971, Knuth est le premier à recevoir le prix Grace Murray Hopper de l'Association for Computing Machinery (ACM). Il reçoit de nombreuses autres distinctions honorifiques, entre autres le prix Turing, la National Medal of Science (États-Unis), la médaille John von Neumann[7] de l'IEEE, ainsi que le prix de Kyoto et la médaille Franklin. Il est élu membre associé de l'Académie des sciences française en 1992 et membre de la Royal Society en 2003.

Personnalité
Chèque de récompense de 2,56 dollars de Donald Knuth pour avoir trouvé une erreur dans l'un de ses livres.

Knuth est une figure de l'informatique connue pour son humour geek : il offre par exemple une prime de 2,56 dollars pour chaque faute typographique ou erreur découverte dans ses livres, expliquant que « 256 cents font un dollar hexadécimal » (pour les erreurs de son ouvrage 3:16 Bible Texts Illuminated, la prime est cependant de 3,16 dollars). Les numéros de version de TeX convergent vers pi, c’est-à-dire que les versions se suivent de la sorte : « 3 », « 3,1 », « 3,14 », etc., les numéros de version de Metafont convergent, eux, vers le nombre e. Il a également mis en garde ainsi les utilisateurs d'un de ses logiciels : « Faites attention aux bogues dans ce code ; je n'ai fait que démontrer qu'il était correct, je ne l'ai pas essayé[8]. »

Knuth a cessé d'utiliser le courrier électronique, disant qu'il s'en était servi entre 1975 et le , et que cela suffisait pour toute une vie. Il trouve plus efficace de tenir une correspondance en « mode batch », et y consacrer une journée tous les six mois, en répondant par courrier « classique[9] ».

Vie personnelle, autres signes d'humour

Knuth apprécie la musique et aime en particulier jouer de l'orgue. Il en a fait construire un dans sa propre maison[10]. Knuth fait allusion à son orgue dans l'index du volume 3 de The Art of Computer Programming : l'entrée Royalties, use of renvoie vers le graphique « organ-pipe arrangement ».

Il est marié à Nancy Jill Carter[11], qui a publié un livre sur la liturgie et réalisé les illustrations du livre sur les nombres surréels[12]. Ils ont deux enfants. Avec elle, il collectionne les photographies de panneaux de signalisation routière (signalisation de danger de forme losangée) américains, s'intéressant aux plus surprenants[13].

Knuth a publié son premier article (qui était à forte teneur humoristique) dans le numéro de juin 1957 du magazine américain Mad[14].

À la suite d'un défaut de typographie sur le delta minuscule (δ), Knuth lance un appel pour corriger le problème et demande de mettre à jour la police de caractères Computer Modern, disant qu'il « ne pouvait supporter d'écrire des documents utilisant ce symbole, maintenant il ne supporte pas de lire les documents qui l'utilisent toujours[15] ».

Travaux

Les travaux de Donald Knuth concernent particulièrement l'algorithmique et les mathématiques discrètes, mais il a aussi créé des logiciels très utilisés encore aujourd'hui, TeX et Metafont.

Contributions aux mathématiques

Contributions à l’algorithmique

Don Knuth est le créateur de plusieurs algorithmes qui portent son nom, parmi lesquels :

Les logiciels TeX et Metafont
La police de caractères Computer Modern.

Knuth est le créateur du système de composition de documents TeX et du système de création de polices Metafont.

Mécontent de la façon dont étaient imprimés ses livres, il consacre plusieurs années de sa vie, à partir de 1977, à écrire un logiciel lui permettant d'obtenir un rendu correct des formules mathématiques pour la typographie professionnelle. Il s'agit d'un langage à balises tel que le SGML, qui permet de se concentrer sur la structure du document, laissant au compilateur le travail de mise en page. Le but de Knuth quand il a créé TeX était d'avoir un langage de description de contenu permettant d'obtenir un rendu de grande qualité avec un minimum d'efforts et qui serait indépendant de l'architecture matérielle. Fourni avec ses sources, TeX est l'un des premiers logiciels libres, ou presque. En effet, la seule restriction que Knuth impose à toute modification est qu'elle ne prenne pas le nom de TeX. Aujourd'hui, il existe plusieurs extensions de TeX, les plus répandues étant pdfTeX, XeTeX et LuaTeX.

Metafont est un langage utilisé pour composer des polices matricielles. Développé en même temps que TeX, il a été utilisé par Knuth pour créer la police Computer Modern. Le langage Metafont a aussi donné naissance à MetaPost, qui permet de produire des figures PostScript à partir d'une description géométrique.

Autres idées notables

Knuth est à l'origine de nombreux concepts de programmation. On peut citer :

Ouvrages

The Art of Computer Programming

Knuth est surtout connu comme l'auteur de l'ouvrage The Art of Computer Programming (TAOCP), une des références dans le domaine de l'informatique. Ce livre a établi un domaine : l'analyse d'algorithmes, qui consiste à se servir des mathématiques pour étudier les performances (en temps, mémoire…) d'un algorithme sur l'ensemble de ses exécutions possibles.

Au début du XXIe siècle, Knuth consacre désormais presque toute son énergie à achever les sept volumes de TAOCP (la première édition du premier volume remonte à 1968 et seulement les trois premiers volumes ont paru, ainsi que trois fascicules du quatrième volume).

Computers & Typesetting

Il s'agit de l'ensemble constitué par :

  • The TeXbook (Reading, Massachusetts: Addison-Wesley, 1984), (ISBN 0-201-13447-0)
  • TeX: The Program (Reading, Massachusetts: Addison-Wesley, 1986), (ISBN 0-201-13437-3)
  • The METAFONTbook (Reading, Massachusetts: Addison-Wesley, 1986), (ISBN 0-201-13445-4)
  • METAFONT: The Program (Reading, Massachusetts: Addison-Wesley, 1986), (ISBN 0-201-13438-1)
  • Computer Modern Typefaces (Reading, Massachusetts: Addison-Wesley, 1986), (ISBN 0-201-13446-2)

Nombres surréels

Un texte présentant de manière ludique les nombres surréels de Conway :

Autres livres

Knuth est également l'auteur de 3:16 Bible Texts Illuminated (1991) (ISBN 0-89579-252-4), dans lequel il tente d'examiner la Bible par une analyse du chapitre 3, verset 16 de chaque livre. Chaque verset est accompagné d'une calligraphie produite par un groupe de calligraphes dirigés par Hermann Zapf. La traduction française est parue en 2017 sous le titre 3.16, Bible en lumière (ISBN 978-2-227-49168-7)

Il a également écrit un ouvrage sur les « mariages stables » et des algorithmes apparentés. Il s'agit d'un problème d'optimisation combinatoire, comme ceux qui surviennent lorsqu'on cherche à apparier deux types d'acteurs ou d'objets avec des listes de préférences : étudiants et stages… Cet ouvrage a d'abord été publié en français en 1976[16], après une conférence donnée à l'Université de Montréal, puis traduit en anglais vingt ans plus tard.

Le livre Éléments pour une histoire de l'informatique, édité par CLSI Publications (Stanford) et la Société mathématique de France (2011), regroupe divers articles de Donald Knuth sur l'histoire de l'informatique, choisis et traduits par Patrick Cégielski, et en partie réécrits à cette occasion.

En collaboration avec Ronald Graham et Oren Patashnik, il a développé les sections mathématiques de TAOCP sous forme d'un manuel de cours de combinatoire, intitulé Concrete Mathematics.

Distinctions

Donald Knuth a reçu plus d'une centaine de prix et d'honneurs dans le monde[17],[18] :

Prix

Sociétés savantes

Honneurs

Il a reçu une multitude de Doctorat honoris causa :

Notes et références
  1. « http://www.computerhistory.org/collections/catalog/102658053 » (consulté le )
  2. (en) « Frequently Asked Questions » sur la page personnelle de Knuth. La prononciation proposée est Ka-NOUSS.
  3. (en) http://www-cs-faculty.stanford.edu/~knuth/.
  4. Summa cum laude, littéralement : « Avec les éloges les plus grands » : « Avec les félicitations du jury ».
  5. (en) « Donald Ervin Knuth | American mathematician and computer scientist », sur Encyclopedia Britannica (consulté le )
  6. (en-US) « Donald E. Knuth | Encyclopedia.com », sur www.encyclopedia.com (consulté le )
  7. Liste des lauréats de la médaille John von Neumann.
  8. FAQ sur le site personnel de Donald Knuth.
  9. (en) http://www-cs-faculty.stanford.edu/~knuth/email.html.
  10. Page de son site consacrée à cet orgue.
  11. Information de son CV.
  12. Donald Ervin Knuth, Surreal Numbers : How Two Ex-Students Turned on to Pure Mathematics and Found Total Happiness : A Mathematical Novelette, Addison-Wesley Professional (1974) - (ISBN 0-201-03812-9).
  13. site des panneaux.
  14. The Potrzebie (en) System of weights and measures : « ma première publication », dit Knuth dans une entrevue.
  15. (en) Message important pour tous les utilisateurs de TeX.
  16. Donald E. Knuth, Mariages stables et leurs relations avec d'autres problèmes combinatoires., Montréal, Presses de l'université de Montréal, (ISBN 2-7606-0529-9, lire en ligne).
  17. (en) « DONALD ("DON") ERVIN KNUTH », sur Association for Computing Machinery (consulté le ).
  18. (en) « Donald Ervin Knuth », sur Université de St Andrews (consulté le ).
  19. (en) « The President's National Medal of Science: Recipient Details », sur national Science Foundation (consulté le ).
  20. (en) « ACM Software System Award », sur Association for Computing Machinery (consulté le ).
  21. (en) « Prizes and Awards », sur American Mathematical Society (consulté le ).
  22. (en) « DONALD ERVIN KNUTH », sur Institut Franklin (consulté le ).
  23. (en) « IEEE John Von Neumann Medal Recipients », sur Institute of Electrical and Electronics Engineers (consulté le ).
  24. (en) « Harvey Prize », sur Institut israélien de technologie (consulté le ).
  25. « Katayanagi », CMU.
  26. (es) « Fronteras », FBBVA, .
  27. (en) « The Faraday Medallists », sur Institution of Engineering and Technology (consulté le ).
  28. Andrew Myers, « Stanford's Don Knuth, a pioneering hero of computer programming », Stanford Report,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  29. (en) « Donald Ervin Knuth », sur Académie américaine des arts et des sciences (consulté le ).
  30. (en) « Donald E. Knuth », sur Académie nationale des sciences (consulté le ).
  31. (en) « Honorary Degree for Stanford Computer Scientist », sur Université de Glasgow (consulté le ).
  32. (en) « Dr. Donald Knuth », sur Académie nationale d'ingénierie des États-Unis (consulté le ).
  33. (en) « IEEE Honorary Membership », sur Institute of Electrical and Electronics Engineers (consulté le ).
  34. « Donald Knuth », sur Académie des sciences (consulté le ).
  35. (en) « Donald Knuth », sur Musée de l'histoire de l'ordinateur (consulté le ).
  36. (en) « Prof. Dr. Donald E. Knuth », sur Académie bavaroise des sciences (consulté le ).
  37. (en) « Donald Knuth », sur Royal Scoiety (consulté le ).
  38. (ru) « Кнут Дональд Эрвин », sur Académie des sciences de Russie (consulté le ).
  39. (no) « Gruppe 1: Matematiske fag », sur Académie norvégienne des sciences et des lettres (consulté le ).
  40. (en) « Honorary Degree Citation - Donald Ervin Knuth », sur Université Concordia (consulté le ).
  41. Docteurs honoris causa de l'UMLV.
  42. (pl) « Donald E. Knuth », sur Université Masaryk (consulté le ).
  43. (en) « Honors and Awards », sur Université Stanford (consulté le ).
  44. (en) « Honorary Degrees », sur Université Harvard (consulté le ).
  45. (en) « Honorary Doctorates », sur Université d'Anvers (consulté le ).
  46. (en) « Honorary Doctors », sur École polytechnique fédérale de Zurich (consulté le ).
  47. Journées en l'honneur de Donald E. Knuth.

Certains renseignements viennent de son CV [PDF]

Annexes

Articles connexes

Liens externes
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