🔶 On simplifie les systèmes complexes

Dialogues
indisciplinés

Bonne lecture,
Lucile de TheMetaNews
 PS  Un grand merci à Pablo Jensen, Paul Valcke, Denise Pumain, Jean-Daniel Zucker et Margaux Calon pour m’avoir aiguillée dans cette complexité.

Binôme. Commençons par une évidence : les recherches en sciences complexes allient généralement plusieurs disciplines : « l’une formelle apporte des connaissances en modélisation, comme les maths ou l’informatique, l’autre appliquée, typiquement un domaine qui résistait à modélisation, comme la biologie, la santé ou l’urbanisme », détaille Pablo Jensen, physicien de formation, aujourd’hui sociologue de cœur.

Universel. Mais entre un physicien et un économiste, la communication peut s’avérer difficile. Paul Valcke navigue entre les deux au sein de l’Environmental Justice Program : « Un même mot peut vouloir dire des choses différentes. Faire la traduction est un vrai boulot. » Le langage mathématique devient alors un moyen de communiquer.

Réinventer l’eau tiède. « La physique apporte le quantitatif et les liens causals, mais les résultats ont-ils bien du sens en économie ? » En effet, les chercheurs de sciences dites “dures” sont parfois tentés de (re)créer des modèles sans prendre connaissance de l’existant dans la discipline. Une application sans recul des outils de physique qui n’est souvent ni efficace, ni respectueuse des sciences humaines (voir notre interview ▼).

Tournure politique. Elle peut même être parfois fausse. Par exemple, le modèle de Thomas Schelling prédit une ségrégation totale entre Blancs et Noirs de l’autre… bien que chaque individu veuille plus de mixité. « A trop avoir confiance dans le modèle, on en conclut qu’il n’y a rien à faire, que le résultat est une fatalité », alerte Pablo Jensen.

La richesse du quali. Pour Pablo Jensen, il s’agit « d’un impérialisme des sciences de la matière qui s’attaquent aux sciences sociales. » Et pour s’en rendre compte, il faut se pencher au cœur de la sociologie, avec des sociologues : « au final leurs descriptions sont souvent plus riches et plus pertinentes que les modèles ».

Outils indispensables. Faut-il alors s’abstenir de modéliser ? Non, car même s’ils sont réducteurs, les modèles « mettent à l’épreuve notre manière de pensée et permettent de nous améliorer », nuance Pablo Jensen. En économie, le modèle développé par The Limits to Growth (relire notre numéro sur la croissance) a apporté un tout nouvel éclairage.

Animorphs. Reste alors à devenir un scientifique hybride, comme en témoigne Paul Valcke : « En sciences complexes, on a une connaissance approximative de tout. Dans l’idéal, il faudrait qu’on ne soit plus du tout spécialisé ni monodisciplinaire. Le champ des systèmes complexes peut d’ailleurs être vu comme une réponse à la surspécialisation de la recherche. Mais le chercheur reste en règle générale une bête spécialisée ! »

Ma motivation était avant tout de répondre à des questions de géographe : trouver les raisons de la croissance des villes – pouvait-on l’expliquer surtout par des conditions locales ou surtout par des processus généraux ? J’ai commencé très tôt à travailler avec des données chiffrées sur les migrations de personnes dans toute la France, à la fois entre les villes et entre villes et campagnes. Avec une collègue, nous avons passé trois mois à recopier des chiffres dans de grands registres à l’INSEE en 1968. A l’époque il était assez difficile de trouver des moyens efficaces pour traiter les données. Comment comparer les profils de migration par âge, par catégorie socio-professionnelle ou par origine des migrants de plusieurs villes ? C’était très frustrant, d’autant qu’en géographie, on veut souvent considérer plusieurs variables à la fois. Je suis partie au Canada, j’ai appris le Fortran, je me suis formée en statistique afin de pouvoir extraire plus d’information à partir des données.

C’est ainsi que les propriétés typiques des systèmes complexes ont émergé en géographie ?
Je me suis aperçue que l’évolution des villes avait des points communs avec celle d’autres systèmes complexes dans la nature : les inégalités de taille peuvent être décrites par une distribution de Pareto, ressemblant à celle de la dimensions des étoiles. Mais l’interprétation de cette régularité est spécifique aux systèmes de villes : c’est à cause de leurs échanges qui les rendent très interdépendantes qu’elles gardent longtemps à peu près le même rang, même si elles évoluent toutes en taille et transforment considérablement leurs populations et leurs activités. Nous avons pu ainsi donner une réponse à la persistance des hiérarchies urbaines et à la résilience des villes !

Comment développer une vraie interdisciplinarité ?
Il faut d’abord construire un langage commun entre les disciplines. Nous sommes fiers d’avoir publié sur le premier modèle multi-agent de géographie en 1996 mais il restait bien des incertitudes. Les informaticiens ne savaient pas exactement traduire en code nos hypothèses et, à l’inverse, nous n’avions pas une compréhension totale du modèle informatique. Un immense bond en avant a été fait à partir de 2010 lorsque nous avons reçu un financement pour recruter des ingénieurs informaticiens au sein de l’équipe. Nous avons pu inclure des outils de visualisation, obtenir des résultats pertinents, reproduire des simulations avec du calcul intensif, ce qui permet de valider la construction du modèle. C’est un gros investissement qui demande de l’exigence à la fois en sciences humaines et en informatique mais qui rapporte beaucoup.

Cette problématique de traitement des données en SHS résonne toujours aujourd’hui…
Oui, à l’époque, on en avait très peu et il fallait beaucoup d’énergie pour les trouver et les traiter. Aujourd’hui, on croule sous une avalanche de données, il est donc nécessaire d’avoir des méthodes efficaces pour les manipuler. Mais il faut également éviter le gaspillage d’information qu’on observe lorsque le traitement informatique est fait sans tenir compte de l’avancement des connaissances dans le domaine. Par exemple, certains plaquent leur savoir faire mathématique sur des problèmes de SHS. Cela nous fait rire lorsque des physiciens réinventent la roue et retrouvent des résultats bien connus des géographes – comme le fait que l’intensité des interactions sociales décroit avec distance, même quand elle est mesurée avec un GPS ! Souvent les études réalisées à partir des données des réseaux sociaux ou de celles glanées sur Internet n’apportent pas assez de connaissances nouvelles en géographie si l’on n’a pas pris assez de soin pour assurer la qualité et la pertinence des données.

• Du neuf, du neuf. Comment mesurer l’innovation ? Des chercheurs proposent un critère basé sur l’analyse des énoncés des brevets et retracent l’historique depuis 1840. Un sujet qui intéresse le média Big Think – et proche de la mesure de nouveauté en recherche, que nous avions traité.
• Made in Africa. Des femmes scientifiques et entrepreneures en Afrique, c’est le sujet d’une série d’articles dans Le Monde. En particulier, Alice Mukashyaka met en lumière des femmes via sa start-up au Rwanda.
   
• Soleil. Qui apportera la meilleure solution dans la course folle des startups pour la fusion nucléaire ? Nature compare les technologies proposées dans un bel article immersif, quelques semaines après notre numéro sur la fusion.
• AAAMM. Les conglomérats pétrochimiques se disloquent et les nouveaux leaders industriels sont bien ceux de la tech, constate The Wall Street Journal. Au passage, Amazon, Apple, Alphabet, Microsoft et Meta, ça ne fait plus GAFAM…