2Cet article propose de s’intéresser aux modes de production et de représentation des dessins techniques de Léonard. Que révèlent les instruments utilisés par Léonard de Vinci de sa méthodologie du dessin technique ? En quoi sa pratique peut-elle être considérée comme innovante ? Qu’exprime l’appropriation contemporaine de ses dessins ? Existe-il des filiations entre les outils numériques, notamment de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) et ceux utilisés par Léonard ? Analyser historiquement ces deux pratiques permet-il de saisir les contours d’une pensée technique ? Il est difficile de déterminer si les dessins de machines de Léonard relèvent de « l’artistique » ou du « technique » ; les pistes de réflexions proposées puisent à la fois dans des travaux d’historiens des techniques et d’historiens de l’art. Nous nous intéresserons tout d’abord au parcours de Léonard, et à sa pratique du dessin technique. Puis, nous poursuivrons en analysant l’usage des outils numériques, leur fonctionnement et leurs usages.

Léonard à l’œuvre : l’œil, la main et le compas

Une formation atypique

3Sans revenir en détail sur la biographie de Léonard de Vinci, relevons quelques éléments éclairants de son parcours. Non universitaire, Léonard de Vinci ne pratique ni le latin ni le grec et travaille à partir d’écrits vulgarisés, tout en développant un goût certain pour des activités manuelles et expérimentales. Curieux de tout, il acquiert un sens aigu de l’observation doublé d’une capacité certaine à s’approprier de nouvelles connaissances. Adolescent, Léonard débute sa formation par des activités artisanales au sein d’un des plus importants ateliers de Florence, celui du peintre et sculpteur Andrea Del Verrochio (1435-1488). C’est une opportunité pour lui de se former à de nouveaux savoir-faire techniques en peinture, en sculpture mais aussi de côtoyer dans une ville en pleine expansion un univers foisonnant de métiers multiples, riche d’artisans et d’ingénieurs.

4À vingt ans, il entre au service de la prestigieuse famille des Médicis. Léonard ne cultive pas uniquement un intérêt pour la peinture ou la sculpture, mais développe aussi un goût pour la conception de machines de guerre et civiles. Rappelons que les conflits, nombreux à l’époque, ont favorisé le développement de l’ingénierie militaire (Brioist 2013). Cette ingénierie puise dans des racines antiques, conjuguées à de nouvelles innovations techniques issues de l’ingénierie civile.

Léonard de Vinci et les dessins techniques de machine

6La pratique du dessin technique est répandue dans la sphère des ingénieurs et architectes lorsque Léonard débute. Bruno Jacomy explique :

« Le dessin technique tient dans ce climat d’innovation [ndlr Le Moyen Âge et la Renaissance] une place fondamentale. (…) En ce qui concerne le dessin technique – et l’on peut déjà employer ce terme pour les architectes de cathédrales, les carnets d’ingénieurs et/ou les premiers traités techniques – une règle consiste à représenter chaque élément d’un ensemble technique sous l’angle le plus explicite, indépendamment d’un quelconque réalisme. (…) Cette tradition de graphisme va profondément évoluer au cours de la Renaissance. Le trait s’affine et se précise, la perspective tout d’abord cavalière va se formaliser elle aussi sous l’impulsion des Dürer, Luca Pacioli, Filarete ou Alberto. » (Jacomy 1990 : 194-196)

7Le recours au dessin constitue d’ores et déjà une « réduction en art » de pratiques et de techniques où les auteurs vont « rassembler des savoirs épars, fragmentaires et souvent non-écrits, les mettre en ordre méthodique à l’aide de mathématiques, de la rhétorique, de la figuration » (Dubourg-Glatigny, Vérin 2008 : 1). Léonard s’intéresse à tous types de machines correspondant à différents métiers et applications : des machines militaires (chars, armes…), des machines destinées au travail des artisans (des scies, des machines textiles), des machines de chantier (machine de levage), machines de spectacle (char et automates), ainsi que des machines imaginaires (machines volantes). Pour l’historien de l’art Daniel Arasse (Arasse 1998 : 158-167), il est difficile de dresser une typologie de ces machines ; néanmoins, quatre « familles » de dessin émergent, chacune ayant des statuts différents :
- Des dessins de machines déjà connues parfois dès l’Antiquité, que Léonard reproduit, et parfois optimise ;
- Des dessins répondant à des commandes particulières de la Cour relevant du génie civil et militaire (machines hydrauliques, ponts, chars, etc…) et, dans ce cas, ce sont des présentations de projet ;
- Des dessins descriptifs de dispositifs mécaniques ;
- Des dessins de machines imaginaires.

8Pascal Brioist rejoint Daniel Arasse sur l’idée d’un statut différent des dessins, tout en l’analysant d’une autre manière :

« Certains dessins ont vocation documentaire, ce sont par exemple des croquis pris sur le vif de machines existantes ou encore des copies de carnets de contemporains (…). D’autres dessins ont vocation heuristique, c’est-à-dire qu’ils répondent au besoin de clarifier une idée en crayonnant un schéma (…). Certains correspondent également à des illustrations d’éléments (…), d’autres infiniment plus complexes, agencent de multiples vues dans des perspectives différentes, parfois avec éclatés ou des zooms sur des détails et visent probablement à aider l’artisan qui réalisera la machine ou à convaincre le commanditaire qui paiera pour eux. » (Brioist 2011 : 9)

9De manière générale, ces dessins impressionnent par leur grande qualité d’exécution. Considéré comme un grand observateur, Léonard sait saisir avec perfection les détails (fig.1).

10Parmi les nombreux exemples disponibles, arrêtons-nous sur « l’ascenseur à manivelle » (fig.2). Ce croquis présente un dispositif pour la transformation des mouvements alternatifs en mouvements continus. Ce travail de représentation de l’objet technique et plus spécifiquement de la mécanique associe plusieurs caractéristiques dont deux majeures : d’une part, la présentation en « vue éclatée » du système où chaque pièce constitutive est représentée, d’autre part, la maîtrise de la mise en volume qui permet des représentations de perspective axonométrique en trois dimensions.

12Si d’autres de ses prédécesseurs ont également produit des dessins de machines avec des vues éclatées et des transparences, Léonard se distingue par la qualité de son dessin et sa démarche « démonstrative » :

« (…) Il lui arrive de représenter sous plusieurs points de vue, et surtout, de présenter jusqu’au détail de ces mécanismes sous forme éclatée, « anatomique ». (...) Cette approche anatomique n’est pas sans surprendre. Elle correspond à une recherche intellectuelle précise : abandonnant dans sa pratique théorique l’habitude du cas par cas, Léonard vise à analyser et à recomposer les « éléments », c’est-à-dire les mécanismes, sur lesquels repose le fonctionnement de machines diverses. Il tente de reconduire ces machines à un nombre limité « d’organes » et une des caractéristiques de l’esprit dans lequel il aborde son activité d’ingénieur tient à ce qu’il porte autant d’attention au détail de chaque élément qu’à l’ensemble de la machine. » (Arasse 1997 : 169)

13Daniel Arasse n’hésite pas à qualifier de « technologique » le travail d’analyse graphique de Léonard : « (…) [Léonard] se différencie de ses collègues : en menant une réflexion systématique sur les ‘éléments’ fondamentaux de la mécanique appliquée, il dépasse le statut de ‘technicien’ pour devenir le premier ‘technologue’ de l’histoire européenne » (Arasse 1997 : 166-167). Dans la même idée, Pascal Brioist dans son article « Mécanique : la réduction en art » relève de nombreux exemples d’éléments individualisés sur une planche dédiée : vis, engrenages, cames, ressorts, poulies et chaînes… Cette manière de décomposer des systèmes, élément par élément, illustre un mode de pensée analytique de la mécanique. (Brioist 2011 : 52-53). Benjamin Ravier parle à ce propos de « topiques » de pensée (Ravier 2017).

14Léonard projetait-il l’écriture d’un ouvrage dédié ? C’est ce qui est évoqué dans le Codex de Madrid quand il mentionne un livre des « éléments de machines » ; cet ouvrage ne semble pas avoir vu le jour, mais comme Pascal Brioist l’indique : « cette méthode léonardienne de décomposition est avant tout pratique, il s’agit pour le Toscan d’identifier le vocabulaire de base d’une langue de la mécanique encore à construire » (Brioist 2013b).

Instruments de mesures et mathématiques

15Pour répondre à ses questionnements, parallèlement à ses écrits et ses croquis, Léonard de Vinci met au point un grand nombre d’instruments de précision pour la réalisation d’expériences ou pour la mise en œuvre de projets de construction. Parmi les nombreux outils conçus, citons entre autres, des hygromètres pour quantifier l’humidité ou encore des odomètres, des instruments de mesure de distance. La mesure tient donc une place de premier ordre dans les travaux techniques de Léonard.

16En matière de dessin de machines, Léonard cherche à atteindre une grande précision. La maîtrise qu’il a de la géométrie tient un rôle fondamental pour le rendu des perspectives. Léonard adapte ou améliore des outils, notamment des compas (Daumas 1952 : 133-136 ; Raynaud 2009). Le Codex Atlanticus et le Codex Forster en présentent quelques-uns :
- Compas parabolique (Codex Atl.396, fig.3) ;
- Compas de proportion (Forst I 4 r, MS. H 108v, fig.4) ;
- Compas à verge (MS. B 57 v) ;
- Compas à plusieurs branches, sorte de système articulé destiné à résoudre le problème d’Alhazen.

17Dans l’article Mécaniser la perspective : les instruments entre pratique et spéculation, Pascal Dubourg-Glatigny analyse le rôle des outils mécaniques dans la pratique du dessin. Ainsi, il définit l’instrument, In/Strumento comme « un procédé intellectuel répondant à certaines règles et se traduisant dans une opération matérielle », et ajoute « à la rigueur de la main se substitue la certitude des mathématiques » (Dubourg-Glatiny 2013 : 24). Ce regard peut être appliqué au rapport de Léonard avec les instruments de dessin, les compas tout particulièrement.

18Camille Frémontier-Murphy évoque ses liens avec le mathématicien milanais Luca Pacioli, auprès de qui il prit des cours particuliers. Elle décrit comment il s’approprie des théories mathématiques avec des applications pratiques. Sous l’influence du mathématicien, Léonard « (…) cherche à faire du monde des machines, ‘paradis des mathématiques’, une application et une exploitation des lois de la mécanique universelle » (Arasse 1997, 167). Cela l’amène à renouveler l’usage du compas de proportion, qu’il introduit l’usage dans l’arsenal cognitif des ingénieurs :

« Il est ainsi symptomatique de trouver l’un des premiers modèles de compas de proportion des temps modernes dans le traité manuscrit quasi complet que Léonard de Vinci a rédigé sur la transformation des figures planes et solides, le Codex Forster, et particulièrement dans la dernière partie du traité, celle non rédigée où Léonard a regroupé ses approches expérimentales de la question. L’instrument n’y est plus utilisé dans le cadre de la conception modulaire des ingénieurs de l’Antiquité. Il est introduit à la suite de transformations de figures résolues à l’aide de constructions classiques de géométrie, comme celle d’une pyramide régulière dont le volume équivaut à un tiers d’un cylindre de base et de hauteur égale. Une fois tous les résultats ramenés à une série de rapports entre des longueurs, ces derniers pouvaient être calculés par l’instrument. Puisque à cette époque un problème mathématique était considéré comme résolu s’il pouvait être construit géométriquement, et qu’un instrument ne faisait pas alors partie des éléments d’élaboration traditionnellement reconnus comme acceptables, le seul fait d’utiliser le compas de proportion pour rendre possible l’application de certaines lois, revenait à lui faire jouer un rôle non négligeable dans l’écriture de nouvelles mathématiques pour les ingénieurs. » (Frémontier-Murphy 2014, en ligne)

19Pour Pascal Brioist, « L’originalité léonardienne réside avant tout dans une approche systématique et mathématisée des problèmes jusque-là inédite » (Brioist 2013 b). Cette nouvelle approche s’inscrit dans un environnement culturel d’artisans et d’architectes baignés de mathématiques, tels les Sangallo, architectes florentins ou encore les Volpaia, une famille d’astrolabistes (Raynaud 2007). Dans son ouvrage Histoire populaire des sciences, Clifford D. Conner analyse les liens au XVI^e siècle entre « les fabricants d’instruments et les mathématiques pratiques », et présente les artisans comme étant des acteurs majeurs de la « Mathématisation de la nature » (Conner 2014 : 35-43).

20C’est dans ce creuset que ses connaissances mathématiques conjuguées à ses savoir-faire manuels et expérimentaux ont contribué à forger une technicité qui, au sens défini par Anne-Françoise Garçon, « s’élabore à la confluence du déterminant matériel et de l’outillage mental mis à disposition par la culture environnante ». Elle l’analyse ainsi : « La technicité est le degré de concrétisation de l’objet (…) c’est-à-dire le degré de concrétisation de la topique de pensée forme/matière/fonctionnement. L’imagination technique se déploie grâce à une sensibilité particulière à la technicité des éléments ; c’est cette sensibilité à la technicité qui permet la découverte des assemblages possibles et conduit donc, in fine, à l’innovation » (Garçon 2017, en ligne).

21Certains dessins techniques n’ont pas qu’une dimension fonctionnelle. Ils témoignent aussi d’un processus de recherche « en train de se faire » ; ils sont détachés de toute injonction de production. « (…) Les figures de Léonard n’ont pas seulement une valeur iconographique et anecdotique. Elles font partie intégrante de sa pensée et de ses recherches » (Huard, Grmek 1962). Ainsi Léonard innove dans sa pratique du dessin technique et dans la représentation de la mécanique. C’est dans ces prémices d’un langage technique que se reconnaissent nos contemporains ; c’est sans doute une des raisons du succès de Léonard aujourd’hui.

L’appropriation contemporaine des dessins de machine de Léonard

Le rôle des technologies numériques

24Parallèlement à ces nouvelles capacités de reproduction et de diffusion, l’usage des outils de conception assistée par ordinateur (CAO) de modélisation numérique s’est démocratisé. Ces outils peuvent être déployés pour aider à la compréhension de l’objet, notamment par la décomposition d’éléments, ou bien pour reconstruire un objet parcellaire. Dans le cas de la représentation des machines de Léonard, les utilisateurs, techniciens ou ingénieurs, sont souvent tentés d’adapter les dessins originaux pour que les machines puissent concrètement fonctionner au risque « d’améliorer » certains dessins. Cette tentation d’anachronie peut s’immiscer plus ou moins consciemment dans l’esprit des concepteurs. Pourtant, certaines machines ne fonctionnaient pas. Il est donc nécessaire de conjuguer ces nouveaux outils à une expertise scientifique et historique.

Dessiner des machines avec des outils assistés par ordinateur

26Les outils de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) font aujourd’hui partie des outils de base utilisés par les techniciens et ingénieurs. Revenons sur les caractéristiques de cette gamme d’outils. Étroitement liés à l’appropriation de l’informatique par la production industrielle, les premiers outils développés ont été dédiés au Dessin Assisté par Ordinateur (DAO) à partir du milieu des années soixante-dix (Brun, Daniel 2015 : 386-387). Puis ces outils ont fusionné avec les nouveaux outils de modélisation 3D. Les outils de CAO permettent ainsi :

• 10 Techniques de l’ingénieur : https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/genie-industriel- (...)

« la création d’un modèle (maquette virtuelle) ayant les deux propriétés suivantes : il doit représenter les propriétés de l’objet (au sens large) ; il doit être exploitable (calculs, simulations, préparation des gammes, etc.) (…). Pour mettre en œuvre la maquette virtuelle, le système de CAO gère des modèles et des connaissances. Les modèles sont des représentations d’objets existants ou en cours de conception. Ils sont divers : bibliothèques de visserie, avion, outillage, etc. Les connaissances représentent ce que l’on peut connaitre10. » 

27Ils donnent accès à des paramétrages d’ordre géométrique, surfacique, mais aussi de mouvement. Ils intègrent des paramètres issus des connaissances théoriques, comme par exemple des lois des sciences des matériaux, de la mécanique, de la thermodynamique, mais aussi permettent d’accéder à une bibliothèque d’objets normalisés, de réunir des fonctions volumiques avec des relations d'antériorité, des géométriques, des relations booléennes (ajout/retrait), des arbres de construction. Chaque ligne est associée à une fonction qu'on peut renommer à sa guise.

28L’outil numérique permet également de générer des actions sur l’objet : l’extrusion, la révolution, le balayage, le perçage, le pli de tôle et de nombreuses autres fonctionnalités. L’utilisateur peut manier son objet dans un espace en trois dimensions en ayant différents points de vue « en temps réel ».

29Nous constatons donc de nombreux traits communs méthodologiques dans la démarche léonardienne avec les outils contemporains de dessins techniques. Cette proximité n’est pas vaine ; il y a des filiations : « La définition de la forme des objets techniques a été marquée par deux techniques fondamentales : la perspective utilisée par Léonard de Vinci dans ses dessins d’ingénierie et la descriptive formalisée par Gaspard Monge (…) » (Brun, Daniel 2015 : 386).

30Il est possible de dégager des constantes dans la méthodologie de représentation de machines : l’usage de projections en deux et trois dimensions, la représentation de la perspective par des vues axonométriques, mais aussi des vues éclatées des objets et de la prise en compte du mouvement. Des bases de données de pièces mécaniques intégrées aux logiciels évoquent les pages de « référencement » de pièces individuelles déjà évoquées.

31Léonard mettait à profit une pensée technique pétrie de mathématiques, de géométrie, de ses connaissances physiques, tandis que nos contemporains utilisant la CAO, intègrent dans leur manière de penser une sorte de langage hybride où se croisent les fondamentaux scientifiques issus des mathématiques, de la physique, et des procédés industriels. Ces procédés intègrent des normes de standardisation décidées au niveau national et international (Neuwahl, Russo 2017 : 133).

32L’un des facteurs du succès des dessins techniques de Léonard aujourd’hui est sans doute la proximité ressentie avec « l’écriture » de la mécanique proposée par Léonard. Cette écriture est le fruit d’une technicité associée à des modèles théoriques et d’une certaine vision du monde régie par les mathématiques.

Une illustration des régimes de la pensée opératoire ?

33Au prisme de l’histoire des techniques, Anne-Françoise Garçon définit trois régimes de la pensée opératoire : pratique, technique et technologie (Garçon 2012 : 23). Les dessins originaux des machines de Léonard et les reproductions contemporaines par outils CAO cristallisent deux régimes de la pensée opératoire. Les techniques de dessin utilisées par Léonard de Vinci s’inscrivent dans le régime de la pensée opératoire de la technique :

« La variante européenne du régime de la technique se constitue à partir du XVI^e siècle. Dans une Europe fortement marquée par le sentiment de perte, l’écrit est apparu comme un moyen neuf et puissant pour inscrire les procédés techniques dans la mémoire collective, pour contrecarrer l’oubli. […] Un nouvel habitus s’élabora. Le régime de la technique devint le propre de l’ingénieur. » (Garçon 2012 : 26)

34Les différents facteurs décrits précédemment invitent à considérer ces travaux de Léonard comme « précurseurs » du mode régime de la pensée opératoire de la technique, notamment par la réduction en art de la mécanique. Ceci ne semble d’ailleurs pas fondamentalement nouveau, puisque que plusieurs travaux historiques ont amené à considérer la Renaissance comme une période décisive de l’essor des ingénieurs (Gille 1964 ; Vérin 1993). Les outils informatiques de CAO illustrent clairement les caractéristiques du régime de la technologie :

« En complément, à partir du XVIII^e siècle s’est développé le régime de la technologie, dominant dans nos sociétés dont l’actum – fondement de l’habitus technique - conjugue une approche raisonnée de la technique, une volonté de la transformer en une science de la production et de l’industrie. […]. La technique rationalise le procédé ; la technologie rationalise conjointement le procédé, l’objet, et ses modalités d’usage. » (Garçon, 2012 : 26)

35Les outils CAO, et par extension les outils FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur), sont conçus à des fins d’efficacité de production d’objets virtuels ou réels. À cinq cents ans d’intervalle, les machines de Léonard constituent une sorte de dénominateur commun, un émerveillement partagé autour des techniques de la mécanique.

36Envisager les pratiques de Léonard et les pratiques contemporaines au prisme des régimes de pensée opératoire définis par Anne-Françoise Garçon permet de préciser ces deux modes de pensée technique : le régime de la technique est la mise à l’écrit d’une pratique concrète, tandis que le régime de la technologie se définit par la mise en place d’une rationalisation de la pratique à des fins de production. Dans ces conditions, le processus de conception et l’imaginaire sont contraints par l’outil.

37Ainsi, lorsqu’un dessin de machine de Léonard est réinterprété à l’aune des outils de CAO, il ne s’agit pas d’une reproduction « à l’identique » de l’objet imaginé par Léonard, mais d’une nouvelle proposition ancrée dans le temps du régime de la technologie. Cette analyse historique nous rappelle que les outils contemporains reflètent notre relation à la technique.

Pensée technique et imaginaire ?

38Si une partie des dessins techniques de Léonard relève du domaine des travaux d’ingénieur, un grand nombre d’entr’eux, notamment les machines imaginaires, n’a pas vocation à être produit matériellement. Ils sont plutôt du ressort de « ce qu’il convient sans doute d’appeler la ‘poétique des mécaniques’, ou ce que Paolo Galluzi a appelé ‘rêve technologique’ » (Arasse 1997 : 166-167).

39Pour réaliser ces dessins de machines imaginaires, Léonard s’est affranchi de ses connaissances théoriques et matérielles. Le dessin technique semble être devenu un langage autonome, une sorte de partition avec laquelle Léonard laisse libre court à son imagination. C’est sans doute le propre de l’artiste de proposer de nouveaux modes d’expression. Cette appropriation d’outils techniques comme expression de l’imaginaire nous invite à nous interroger sur son pendant contemporain et sur les développements de nouveaux outils de création graphique.

40Actuellement, les outils « d’écriture technique » sont également utilisés dans la sphère artistique pour produire des objets qui ne sont pas destinés à être fabriqués matériellement ; c’est le cas notamment dans le monde du jeu vidéo : les concepteurs utilisent des outils CAO pour donner corps à leur imaginaire. Les développements récents d’outils de conception numérique puisent dans les gestes de la sculpture ou du dessin pour restituer le cheminement intuitif de la pensée. Que ce soit pour le dessin de machines imaginaires ou dans la simple esquisse, le geste accompagne la pensée. Anne-Françoise Garçon écrit : « Toute technique - mais non toute action - est d’abord une pensée (…) Le geste s’inscrit dans une carte mentale incorporée, acquise, transmise, soumise à modification ». (Garçon 2012 : 12). S’intéresser au geste technique offre une voie d’accès complémentaire à la restitution d’une pensée technique.

41Dans une leçon inaugurale du Collège de France intitulée « Façonner l’imaginaire, De la création numérique 3D aux mondes virtuels animés », Marie-Paule Cani, spécialiste de l’informatique graphique, analyse : « Le support idéal permettant d’observer des objets à peine entrevus mentalement, d’ébaucher leur mouvement avant même que les formes ne soient précises, puis de raffiner progressivement ces contenus jusqu’à une œuvre aboutie, n’existe pas encore. Mais les avancées actuelles permettent d’énoncer un certain nombre de principes qui permettront d’atteindre ce but comme l’alchimie créée par l’injection de connaissances dans les modèles, mariée à des gestes de création intuitifs » (Cani 2015). Ces nouveaux outils technologiques où l’imaginaire pourra en temps réel dialoguer avec son environnement ouvrent des perspectives passionnantes. Du point de vue de l’histoire des techniques, ce nouveau stade où innovation et production interagissent en co-construction annonce-t-il un nouveau régime de pensée opératoire ?