Auto-organisation

Il existe nombre de processus génériques dont on peut dire qu'ils sont auto-organisationnels. Par exemple en physique :

• En thermodynamique à l'équilibre : (on peut se demander s'il est légitime de dire d'un système à l'équilibre qu'il est "auto-organisé")
  • le phénomène de transition de phase du premier ordre, et celui de brisure spontanée de symétrie comme :
    • ferromagnétisme spontané, cristallisation (cf. cristallogenèse, cristaux liquides)en physique classique,
    • la supraconductivité et la condensation de Bose-Einstein en physique quantique, qui ont des effets macroscopiques.
  • le phénomène de transition de phase du second ordre, lié à la notion de point critique où le système possède des propriétés invariantes par changement d'échelle (cf. fractales). On peut citer :
    • l'opalescence critique des fluides au point critique,
    • la percolation dans un milieu aléatoire.
• En thermodynamique des systèmes hors équilibre, l'apparition d'une structure décrite par la théorie des systèmes dissipatifs :
  • la turbulence, et la convection (l'exemple classique étant les Cellules de Bénard) en mécanique des fluides,
  • en cosmologie, la formation des structures (étoiles, galaxies),
  • la croissance de l'univers de de Sitter,
  • la percolation,
  • les systèmes à réaction-diffusion comme la réaction de Belousov-Zhabotinsky,
• les systèmes dynamiques, systèmes constitués d'entités identiques liées les unes aux autres, possèdent souvent des propriétés d'auto-organisation:
  • La criticité auto-organisée.
• Dans la théorie des fonds (ou réseaux) de spins en gravitation quantique à boucles. L'idée qui nous intéresse est d'éviter d'avoir recours à un ajustement des constantes cosmologiques aux observations ('fine-tuning' en anglais), artifice qui peut être jugé insatisfaisant d'un point de vue métaphysique. On cherche alors un mécanisme qui mène aux constantes observées par un phénomène proche de l'idée d'auto-organisation.
  • Ce modèle est très sommaire car limité à un réseau de spin. Malgré tout il s'agit là de la première tentative sérieuse de description de l'expansion de l'univers sur la base d'une théorie auto-organisée dans laquelle les constantes cosmologiques ne sont pas ajustées « à la main », mais déduites du modèle lui-même.

Il y a auto-organisation lorsque l’organisation a été modifiée et que le système n’a pas été détruit et continue à fonctionner. Cette modification est susceptible de faire naître de nouvelles propriétés. Le système peut donc se réorganiser de façon non explicitement programmée à l’avance[9].

Ce qui différencie la vie par rapport aux autres organisations, c’est sa complexité organisationnelle propre et ses vertus émergentes. Chez tout être vivant, l’auto-organisation régule et corrige les processus d’organisation qui lui sont inhérents. Elle incorpore des informations, de la communication, des programmes et des opérations logiques alors que les organisations physiques naturelles se réalisent par des processus spontanés[10].

La machine artificielle est construite par des humains. Chez les êtres vivants les programmes génétiques se sont développés et transformés en vertu d’un processus évolutif complexe. Aucun deus ex machina n’est intervenu. La machine artificielle est sise dans un environnement qui lui est extérieur. La machine vivante se situe au sein de cet environnement dont elle a intégré les propriétés[11]. Cependant une certaine marge d’indétermination peut être attribuée à la machine artificielle afin d’être sensible à une information extérieure. Elle doit alors être « ouverte », relativement autonome et capable d’intégrer un bruit[12].

L’auto-organisation des êtres vivants ne se déroule pas de façon hiérarchique mais s’accomplit dans une boucle qui associe l’individu, l’espèce et l’environnement[13]. À partir des interactions entre ces constituants émergent de nouvelles propriétés qui font accéder le système à un niveau supérieur. Ces nouvelles propriétés peuvent se traduire par une adaptabilité à des conditions nouvelles. De nouvelles structures ou de nouvelles fonctions peuvent alors apparaître en réaction à des perturbations imprévues. L’imprédictibilité relative de ces propriétés est due au hasard et à la complexité[14].

La formation et le déplacement d'essaims, de nuées ou de bancs d'insectes, d'oiseaux ou de poissons créent un comportement d'auto-organisation. Elle résulte d’une sorte d’intelligence collective, sans direction centrale, dite « intelligence en essaim ». Ce phénomène d’auto-organisation émerge d’interactions locales entre agents individuels déterminées par des règles de comportement relativement simple. Il a pu être modélisé et utilisé dans des études de circulation routière ou de mouvements de foule[15].

La société des insectes sociaux, fourmis, termites, abeilles, fonctionne de façon non hiérarchique. Les ouvriers réalisent les diverses activités de manière collective, en totale coopération. Il s’agit d’un phénomène d’auto-organisation[16], où apparaît une intelligence collective distribuée[17]. Les interactions spontanées entre individus se nouent en rétroactions régulatrices permettant un tout homéostasique[18].

Chez les vertébrés le développement de l’appareil neuro-cérébral a permis celui des interactions sociales et des communications avec partenaires et congénères. A partir d’un certain stade la relation avec autrui conduit au développement de la connaissance, et la dialectique action/connaissance devient une dialectique action/connaissance/communication. La multiplication des communications de tous ordres entre individus tisse un réseau social de plus en plus complexe favorisant le développement des individus, lequel favorise celui de la complexité sociale[19].

Le langage a été un élément déterminant dans le développement des sociétés humaines. Il permet des énoncés, du sens qui eux-mêmes s’engrènent dans la praxis anthropo-sociale, y provoquant éventuellement des actions et des performances[20]. Du langage et des communications ont émergé la pensée, la conscience et de nouvelles compétences[21].

L'émergence de relations économiques et de prix stables peut être décrite comme le résultat de nombreuses interactions individuelles sans intention collective. Les marchés financiers, les marchés du travail et les marchés des biens et services sont des exemples de systèmes auto-organisés en économie. Les prix, l'offre, la demande et les comportements des acteurs économiques interagissent pour générer des structures et des dynamiques économiques complexe. Cette théorie est développée notamment par l'économiste Jacques Lesourne[22].

L'auto-organisation des conducteurs au sein du trafic routier détermine presque tous les phénomènes spatiotemporels liés au trafic observés. Ce processus dynamique complexe a été modélisé en 1996–2002 par Boris Kerner avec sa théorie des trois phases du trafic.

Concepts liés :

Personnalités :

• Henri Atlan
• Jacques Lesourne
• Ilya Prigogine
• François Roddier
• Peter Winiwarter

• (fr) « Un article sur "Tas de sable et criticalité auto-organisée " », sur www.espace-turing.fr
• (fr) « Expérience numérique interactive sur le tas de sable abélien », sur experiences.math.cnrs.fr