Qu’est-ce qu’un système complexe ? | Les scientifiques réagissent | Science

Un système complexe est un système composé de nombreuses parties ou éléments interconnectés les uns aux autres, de sorte qu’un comportement émergent imprévisible est généré à partir du comportement individuel de chaque partie. Il existe un aphorisme venant de la Chine ancienne et de la Grèce classique qui dit que le tout est plus que la somme des parties, et c’est exactement ce qu’est un système complexe.

Avec un exemple, vous comprendrez plus facilement. Prenez le cerveau qui est composé de neurones et d’autres cellules interconnectées. Le fonctionnement du cerveau donne naissance à des pensées, des émotions, des comportements, etc. Peu importe à quel point nous avons étudié chaque neurone individuel et connaissions parfaitement sa science, nous ne pourrions jamais prédire comment une personne va se comporter ni quelles seront ses émotions.

C’est l’idée d’émergence qui constitue l’essence de ce que sont les systèmes complexes. Il y a un aspect très intéressant chez eux, c’est que, bien qu’ils appartiennent à des domaines différents, ils ont des caractéristiques communes. Par exemple, je me consacre à l’étude des réseaux complexes. Les réseaux complexes sont des représentations de systèmes complexes constitués d’unités discrètes, c’est-à-dire dont les parties sont des unités individuelles telles que des neurones, des pays, des ordinateurs, etc. Ce que nous avons appris en étudiant ces réseaux complexes, c’est que bien qu’ils appartiennent à des domaines très différents, comme l’économie, la biologie, la technologie, les infrastructures, etc., ils partagent tous une série de propriétés et de comportements.

Une propriété clé que l’on retrouve très fréquemment dans ces systèmes est qu’il existe des éléments qui sont connectés à de nombreux autres éléments du système, alors que la plupart des éléments sont connectés à très peu d’éléments. C’est une propriété que l’on retrouve quel que soit le type de réseau complexe que l’on étudie. Une autre propriété fondamentale est ce que nous appelons la propriété du petit monde. Il consiste à pouvoir naviguer d’un élément du système à un autre en un très petit nombre d’étapes en suivant les connexions du réseau. Par exemple, si nous prenons l’avion pour aller d’une petite ville proche d’ici à la ville la plus reculée du centre du Japon, il suffit peut-être de prendre trois avions, c’est-à-dire que le voyage ne nécessite que trois étapes puisqu’il profite de la propriété. petit réseau aéroportuaire mondial. Dans les systèmes sociaux, ce phénomène est également connu sous le nom de six degrés de séparation. C’est la même idée, une personne est reliée à toutes les autres via une chaîne de connaissances avec très peu d’intermédiaires. Une autre propriété typique est la transitivité dans les interactions ou, à l’instar des systèmes sociaux, on peut dire que les amis de mes amis sont mes amis. Et il y en a bien d’autres, comme l’existence de communautés, etc.

L’étude de systèmes complexes aide à prendre les bonnes décisions. Je vous donne un cas précis. Dans les années 1990, le Canada a été confronté à une crise due à l’épuisement des stocks de morue, en voie d’extinction sur la côte atlantique canadienne. Les autorités ont jugé que les phoques étaient responsables de l’effondrement, car ils avaient fortement proliféré et menaçaient les populations de morue, et ont donc décidé de les exterminer. Ils ont tué près d’un demi-million de phoques, mais le résultat a été surprenant : la population de morue a encore diminué. L’erreur a été de supposer une relation linéaire inverse entre les phoques et la morue, moins de phoques signifiait plus de morue, mais ce n’est pas le cas. Un écosystème comme celui où cohabitent les phoques et la morue au Canada est un système complexe où de nombreuses espèces interagissent entre elles, avec des millions de chaînes alimentaires reliant les deux espèces. Ce qui s’est produit en ne tenant pas compte de cette complexité de l’écosystème, c’est qu’en éliminant les phoques, d’autres espèces ont proliféré, comme certains types de requins, qui se nourrissaient de la morue avec une plus grande voracité. Si l’on ne connaît pas toutes les chaînes qui relient les éléments d’un système, il est très difficile de prendre les bonnes décisions.

María de los Ángeles Serrano Moral Professeur ICREA à l’Université de Barcelone, recherches sur les réseaux complexes.

Question envoyée par email par Julia Maire.

Coordination et rédaction : Victoria Toro.

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