Restauration du Z3 : les cliquetis des relais ressuscitent un ordinateur disparu ✛ ✎

Original: "The Reconstructions of Konrad Zuse's Z3 Computer"
· Raul Rojas
arXiv:2607.13089 · 2026-07-13 · arXiv non-exclusive · analyse indépendante · 4 min
Détruit par une bombe en 1943, le Z3 vit aujourd'hui dans des répliques qui reproduisent non seulement les calculs, mais aussi le rythme vivant de la logique à relais.

Berlin, décembre 1943. L'éclair d'une bombe, et le Z3, premier ordinateur entièrement automatique et programmable de l'histoire, disparaît dans les flammes. Son créateur, Konrad Zuse, ne tente même pas de reconstruire la machine : après la guerre, il bâtit de nouveaux ordinateurs. Mais l'idée du Z3, tel un tableau perdu dont il ne resterait que des esquisses et des souvenirs, attend son heure. Des restaurateurs, armés de schémas et de composants modernes, recréent la logique de ce chef-d'œuvre, lui redonnant une voix : le cliquetis régulier des relais.

La première « restauration » a lieu en 1962, lorsque Zuse lui-même construit une copie pour un litige de brevet. Les encombrants relais d'origine sont remplacés par de miniatures analogues, le câblage est simplifié — comme si un copiste modifiait légèrement les coups de pinceau tout en préservant la composition. En 2001, à Berlin, on crée un hybride : la commande est confiée à un microcontrôleur, les signaux d'horloge à l'électronique, tandis que la mémoire et les circuits logiques restent à relais — un pont entre les époques. Le projet Z3r (2010) transforme la machine en outil pédagogique : chacun des 2500 relais est équipé d'une LED, et sous la console, 60 interrupteurs à bascule permettent la commande manuelle des bits. En 2024, des ingénieurs suisses présentent la reconstruction la plus authentique : les relais devenus rares sont remplacés par des assemblages de diodes, mais on conserve les sélecteurs pas-à-pas inclinés, la compatibilité électromagnétique et même la rotation visible des arbres.

2500 relais dans le Z3r — à peu près autant que d'étoiles visibles à l'œil nu par une nuit sans lune. Chacun cliquette à son rythme, et la machine devient un orchestre mécanique.

À la base de toutes les versions, un mot de 22 bits à virgule flottante, avec stockage séparé du signe, de l'exposant et de la mantisse. La formule du nombre s'écrit (−1)^s × 1.m × 2^(e−64), où s est le bit de signe, m la mantisse et e l'exposant. Le processeur lit les instructions sur une bande perforée — une longue bande de papier trouée — et les exécute strictement en séquence. Pas à pas, les relais s'ouvrent et se ferment, les registres se décalent, les nombres se normalisent. Dans la version suisse, les sélecteurs pas-à-pas tournent à découvert, et la machine de calcul discrète prend vie : on voit les bits se déplacer dans les circuits, comme le sang dans les veines. Même la simulation numérique sur des processeurs modernes ne rend pas cette beauté cinétique.

Ces restaurations ne sont pas des momies de musée. Elles sont devenues un terrain de recherche : les historiens analysent la logique reconstituée, les ingénieurs testent la tolérance aux pannes des circuits à relais. Les démonstrations publiques à Soleure attirent des spectateurs qui écoutent les cliquetis d'une technologie vieille de 80 ans et comprennent que la puissance de calcul ne se mesure pas seulement en gigahertz. L'intérêt pour les ordinateurs à relais grandit dans l'enseignement : l'exécution lente et visible des opérations est idéale pour expliquer l'architecture des ordinateurs. Peut-être que les prochaines répliques seront dotées d'une interface tactile — les visiteurs pourront saisir le programme à la main avec des fiches.

Le Z3 original pesait environ une tonne, consommait 4000 watts et effectuait 3 à 4 additions par seconde. Un microcontrôleur moderne en fait des millions dans la même seconde — mais aucun ne chante la symphonie des relais.

Quatre-vingts ans après le bombardement, Zuse pourrait entrer dans une salle où tournent les sélecteurs et cliquettent les relais, et reconnaître son œuvre. Son Z3, détruit mais non disparu, a trouvé une nouvelle vie dans des restaurations qui préservent non seulement le principe, mais aussi l'âme du premier automate programmable. Dans ce rythme régulier, il n'y a pas que de l'histoire, mais une anticipation de notre monde numérique.

Le Z3 original pesait environ une tonne, mais n'effectuait que 3 à 4 additions par seconde — plus lentement qu'une calculatrice de montre des années 1980. Pourtant, son arithmétique à virgule flottante de 22 bits était en avance de plusieurs décennies : les processeurs grand public ne l'ont maîtrisée que dans les années 1980.

Cela rappelle une uchronie du roman de William Gibson, « La Machine à différences », où le monde utilise des ordinateurs mécaniques. La logique à relais du Z3 est une incarnation vivante du steampunk, mais construite sérieusement en 1941.

(-1)^s \times 1.m \times 2^{(e-64)}
Représentation d'un nombre dans le Z3 : s est le signe, m la mantisse, e l'exposant avec un décalage de 64.
Notions
machine de Turing simulation numériqueéquation de Vlasov