Minecraft, un terrain de jeu pour les futurs ingénieurs

Minecraft fait partie de ces jeux vidéo appelés bac à sable, ou plus communément, Sandbox. Le principe de ces derniers est très simple : donner quelques règles de bases et ensuite laisser la plus grande liberté possible aux joueurs. Ainsi, certains se spécialisent dans l’exploration, la construction, la création de musique etc. Le tout est proposé avec une approche très ludique qui ravit les petits comme les plus grands.

En jouant à Minecraft, il est tout à fait possible de se passer de l’aspect ingénierie car ce n’est clairement pas son objectif principal. Il existe malgré tout une partie dans le jeu qui permettra une initiation à la logique algorithmique avec ce qui est appelé dans le jeu : “la redstone”. Cela en fait un parfait dispositif informel de médiation culturel scientifique.

A l’aide de cette petite poudre rouge trouvable en profondeur, il sera possible de créer des machines, d’émettre des signaux, créer des filtres, compter le temps qui défile, effectuer des tests en tout genre et surtout créer des circuits logiques se rapprochant de ce qu’il est possible d’avoir en électronique. Bref, la Redstone est une source d’énergie qui peut être transmise à des appareils ou récepteurs qui produiront des actions en conséquent.

Démonstration du fonctionnement du piston dans Minecraft à l’aide de la redstone

Introduction à la logique algorithmique

En ingénierie, que ce soit en informatique ou en électronique, nous faisons très souvent appel à l’algèbre de Boole. Cette dernière est fondamentale car c’est celle-ci qui permet aux ordinateurs d’effectuer des calculs.

Avec l’arithmétique classique nous sommes habitués aux opérateurs tel que +, -, *, /. Ces derniers sont toujours bel et bien utilisables avec un ordinateur. En revanche si cela est possible c’est grâce à d’autres opérateurs tels quel OU, ET, NON etc… Ces derniers proposent une approche directement traitable par un ordinateur. C’est ce que l’on va appeler du langage machine de bas niveau. C’est une traduction du comportement des signaux électriques permises par des portes logiques.

En effet un opérateur pourra prendre en entrée deux signaux. Ces derniers pourront être de nature électrique dans le cadre d’un processeur mais aussi de redstone dans celui de Minecraft. A la sortie de cet opérateur sortira un signal 1 ou 0, c’est ici que l’on retrouve l’aspect binaire du numérique. Soit il y a un courant, soit il n’y en a pas.

Prenons l’exemple d’un opérateur OU qui prends en entrée un signal A et un autre B. Si le signal A est actif, soit à une valeur 1 et le signal B est inactif, soit une valeur de 0, la sortie de l’opérateur sera de 1. Cela revient à écrire : 1 OU 0 = 1. La sortie de l’opérateur OU sera active si au moins l’un des deux signaux d’entré est active aussi. L’opérateur ET en revanche sera actif uniquement si les deux signaux d’entrés sont actifs.

Pour que cela soit plus clair, il est possible de représenter ceci dans ce qu’on appelle un tableau de Karnaugh comme ceci :

A\B

0

1

0

0

1

1

1

1

Sorties de l’opérateur OU

A\B

0

1

0

0

0

1

0

1

Sorties de l’opérateur ET

En bleu apparait la valeur du signal d’entrée A, en Violet la valeur d’un signal d’entrée B et en rouge, la valeur du signal de sortie

 

Pour en apprendre plus sur cette logique algorythmique,je recommande cette excellente vidéo d’un ex-ingénieur informatique à propos des portes logiques dans Minecraft :

Pour en revenir à Minecraft, cette logique est importante dans la création de circuits logiques. En effet cela sera permis si l’on souhaite activer la récolte de canne à sucre lorsque les stocks de ces derniers sont bas OU qu’une demande forcée du joueur intervient. Bien que non essentiels, l’utilisation de ces opérateurs prend tout son sens si l’on souhaite commencer à automatiser certaines tâches.

Il faut toutefois bien garder en tête que les possibilités permises par la redstone sont bien plus vastes. Certaines personnes sont même allées jusqu’à recréer un processeur capable d’effectuer de nombreux calculs. Cela n’est pas très utile comme utilisation directe, certes, mais pour un objectif pédagogique, Minecraft est une véritable mine d’or. La redstone a le pouvoir d’inspirer toute une génération de futurs ingénieurs.

Camille Geourjon, CNAM 2022

Kerbal space programme: Vers l’infini et au-delà!

 

Kerbal space programme (KSP) est un jeu vidéo de simulation de construction, lancement et pilotage de fusée, satellite et vaisseaux spatiaux. Le jeu propose une expérience extrêmement réaliste d’un point de vue de la physique (gravité, friction, vélocité, calcule des trajectoires) tout en affichant une direction artistique très cartoon. À cet égard, le jeu peut paraître assez simple aux premiers abords, mais dès lors que vous vous retrouvez aux manettes, la réalité de la physique cruelle et immuable vous rattrape. KSP est un jeu difficile. C’est ce qui en fait tout l’attrait. S’extirper de la gravité terrestre* est un défi. Vous raterez beaucoup, vraiment beaucoup… vos premières fusées vont pour la plupart exploser au décollage. Ici vous comprenez pourquoi le jeu possède des graphismes cartoon, il est judicieux de s’écarter du photoréalisme quand vos 50 premières fusées explosent sur le Pas de tire avec vos astronautes à l’intérieur ! Quand par miracle au bout d’un nombre d’essais un peu trop élevé à votre goût, votre fusée atteint enfin l’espace, le jeu vous rappelle immédiatement à la réalité : « gravity is a bitch ». Votre fusée amorce sa chute et se désintégrera durant sa réentrée dans l’atmosphère dans un feu d’artifice digne des plus beaux 14 juillets. Piqué dans votre ego vous vous relancez, bientôt le vocabulaire spatial n’a plus de secret pour vous. Vous parlez couramment de « Delta V », d’ergol liquide et solide, d’Apoapsis et de Periapsis. Vous êtes un expert. Vous maîtrisez la mécanique orbitale comme personne. Votre fusée « SPOUTNIK 56 » arrive en orbite stable autour de la terre à tous les coups. Vous êtes un génie. Le champ des possibles s’ouvre à vous.

Préparer une mission lunaire habitée, construire une station spatiale, envoyer des sondes vers toutes les planètes du système solaire ou encore construire un réseau de satellite géostationnaire ou GPS : tout est possible. Le jeu est un immense bac à sable à l’image du vrai monde véritable. Bientôt vous vous retrouvez sur YouTube à regarder tantôt des documentaires sur les missions Apollo pour essayer de reproduire les plus emblématiques d’entre elles, tantôt sur des tutos KSP parce que vous avez tout compris, mais vous ne crachez pas sur un peu d’aide. Rien n’est facile, chaque mission vous demande des recherches sur le fonctionnement d’une fusée, sur les mécaniques stellaires ou encore sur la chimie des différents moyens de propulsion que vous utilisez. Mais les sensations d’accomplissement sont réelles, la sensation quand votre premier cosmonaute pose le pied sur la Lune est indescriptible (teinté d’une légère tension, vous n’êtes pas vraiment sûr d’avoir embarqué assez de carburant pour le trajet retour)

KSP est un jeu difficile qui ne fait pas de cadeaux et qui ne plaira sans doute pas à tout le monde. C’est aussi une aventure extraordinaire de laquelle on ressort avec des connaissances que l’on n’aurait jamais imaginé avoir. Une compréhension des mécanismes d’orbite et bien d’autres concepts qu’aucun autre support que le jeu vidéo nous aurait poussés à aller chercher. L’envie de réussir l’exploit, de poser notre petite sonde sur une autre planète pousse le joueur à à creuser toujours un peu plus pour comprendre le monde de l’espace et les règles qui le régis. Je propose de vous quitter une nouvelle fois sur une vidéo YouTube que j’ai moi-même publiée il y a quelques années à l’occasion de la mission « Exo Mars » de l’ESA. J’essaie d’y simuler la mission au sein du jeu.

 

https://youtu.be/U2atEbzrlGU

 

* Pour des raisons de simplicité je parle du système solaire alors que KSP ne reproduit pas exactement le système solaire mais une version légèrement modifiée de celui-ci, mes excuses aux experts qui l’auront sûrement remarqué.

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