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Auto-organisation : la science du local au global, Jean-Noël Aqua

Le concept d'auto-organisation développé dans la deuxième moitié du XXe siècle en physique et cybernétique est présent dans de nombreux domaines. Interpellant les origines d'un état ordonné, il débouche sur le concept d'émergence où le tout est plus que la somme de ses parties. Appliqué naïvement en économie, il justifierait le laisser-faire.

 Imaginons que nous disposions un grand nombre de boussoles sur une table, suffisamment éloignées entre elles et de tout métal. Le lecteur ne sera pas surpris de les voir s'aligner dans la même direction, celle du pôle Nord. Les physiciens ont mis en évidence un alignement presque aussi parfait des aimantations atomiques dans un aimant. Similaires en apparence, ces deux ordres sont pourtant bien différents. Les boussoles pointent inlassablement vers le Nord tandis que l'aimantation de l'aimant tourne avec celui-ci. Les boussoles suivent simplement l'ordre venu « d'en haut » par le champ magnétique terrestre, qui leur est extérieur. Les aimantations atomiques génèrent [elles] l'ordre auquel elles obéissent, qui leur est propre : on dit qu'elles s'auto-organisent, leur ordre se construit par « le bas ».
 
Un concept général en physique...  
Cet exemple d'auto-organisation est la reformulation de notions de thermodynamique où un ordre peut apparaître à basse température lorsque l'on attend suffisamment, à l'équilibre. Ainsi, au-dessous de 0°C, l'eau pure gèle en glace quand les molécules d'eau interagissent et s'ordonnent d'elles-mêmes de façon régulière, formant un cristal. Mais le concept d'auto-organisation concerne aussi les systèmes qui ne sont pas à l'équilibre. Les flocons de neige que l'on peut observer transitoirement au-dessous de 0°C, ou les petits îlots aux formes fractales faits de quelques centaines d'atomes déposés sur une surface, ne sont pas à l'équilibre mais s'organisent en formes géométriques, certes uniques, mais résultats d'interactions entre atomes.  Plus loin de l'équilibre, l'auto-organisation concerne aussi les systèmes en perpétuel changement. L'exemple historique concerne les cellules de Bénard que l'on peut observer dans sa casserole dans certaines conditions. Quand on chauffe un liquide par au-dessous, sa température augmente à sa base et du fluide froid et dense se retrouve au-dessus d'une couche chaude et légère, situation instable mécaniquement. Au-delà d'une certaine différence de température, des rouleaux apparaissent permettant la circulation du fluide, le dense en haut plongeant, se réchauffant au fond puis remontant, etc. Ces rouleaux s'organisent comme dans un cristal mais hors équilibre, de structure hexagonale vu d'en haut. C'est ce que l'on observe sur la chaussée des géants en Irlande où des rouleaux de lave se sont figés en refroidissant. Notons aussi que le champ magnétique terrestre lui-même est aujourd'hui compris comme résultant de tels mouvements auto-organisés de fluides chargés dans le manteau terrestre, selon l'effet dynamo bien connu des cyclistes.
 
… et au-delà  
On définit ainsi l'auto-organisation comme la création spontanée d'un ordre global à partir d'interactions locales, sans agent extérieur ou plan prédéfini. On est alors frappé par la généralité du concept. On le retrouve en chimie avec l'apparition d'ondes spirales ou zébrées dans des réactions impliquant la diffusion des molécules (modèle de Turing pour la morphogenèse du vivant) ou dans des réactions chimiques oscillantes. En cybernétique et dans les réseaux de neurones. Dans la fabrication de nanomatériaux pour l'électronique ou des applications biologiques. Dans l'analyse du trafic routier. Dans les mouvements de nuées d'oiseaux ou bancs de poissons sans oiseau ou poisson pilote. Dans l'analyse des populations des villes. Les exemples prolifèrent.  

Quand l'auto-organisation émerge  
L'auto-organisation implique une part de hasard associée à de la complexité, l'apparition d'un ordre à partir de bruit. Les cellules de Bénard tournent dans un sens ou dans l'autre, l'aimantation de l'aimant pointe dans une direction ou son opposée. Pour le comprendre, on fait appel à des systèmes dits non-linéaires où la réponse à une cause n'est pas proportionnelle à celle-ci : des petites causes peuvent avoir de grands effets, et inversement. C'est le cas notamment de systèmes en rétro-action avec une causalité circulaire (A implique B qui implique A…). Ainsi, dans certaines conditions, une toute petite fluctuation peut être suffisante pour faire passer d'un état désordonné à un état ordonné. Les éléments en interaction donnent alors un tout, individuel et cohérent, qui ne se résume pas à la somme de ses parties. On parle d'émergence, émergence d'un global à partir d'un local, non imposé par une force extérieure ou un programme pré-écrit. L'auto-organisation apparaît ainsi contradictoire avec une description mécaniste et linéaire de la nature.  

Vivant et non-vivant, même combat  
Les organismes vivants sont des figures privilégiées d'auto-organisation. La vision mécaniste et réductionniste de la génétique, encore très présente, tente d'expliquer le vivant à partir d'un code génétique déterminant précisément nos physiologies ou comportements. Le séquençage du génome humain étant achevé, nous pourrions ainsi lire à livre ouvert nos futures maladies ou prédispositions. Affectionnée par les approches essentialistes de l'homme, cette vision se heurte pourtant à la réalité scientifique. Les recherches sur l'épigénétique ont montré que l'expression du génome dépend aussi de l'environnement et de l'histoire de l'organisme. On se retrouve en fait confrontés à une auto-organisation où de faibles modifications de l'environnement d'un système complexe peuvent faire basculer son état ou fonctionnement. Cette compréhension permet de dépasser le dilemme entre l'inné et l'acquis. Entre le gène et son environnement, il y a l'organisme qui contrôle au moins autant l'activité des gènes que ceux-ci contrôlent l'organisme. Elle permet aussi de dépasser une contradiction apparente entre le non-vivant, où régnerait un mécanisme déterministe, « industriel », et le vivant évolutif, grâce à une description en termes d'automates capables d'évolution.  

Esprit es-tu là ?  
L'auto-organisation vient contredire une croyance consciente ou non sur l'origine d'un état ordonné, l'associant à une centralisation avec un chef ou un plan initial. Nous avons du mal à imaginer un ordre spontané, préférant le voir comme résultant d'un acte intentionnel venu d'un centre de décision et suivi par une chaîne linéaire : un chef, un président, dicte la politique ou la stratégie, le cerveau commande l'organisme, les chromosomes contrôlent la cellule… Les systèmes auto-organisés montrent au contraire qu'un ordre est possible dans la nature en dehors de toute intervention planificatrice humaine, surnaturelle ou autre. Le fonctionnement du cerveau lui-même peut être vu comme résultant de l'auto-organisation des neurones sans référence à un plan inné ou esprit dans l'esprit (les connexions entre les milliards de neurones ne pouvant d'ailleurs pas être codées dans le matériel génétique). L'ordre qui en découle, avec un contrôle distribué sur le système entier, s'avère souvent robuste et capable d'adaptation.  

La main invisible dévoilée  
L'auto-organisation est aussi invoquée par les économistes pour expliquer le concept de main invisible attribué à Adam Smith. Francis Heylighen écrit : « Bien que le marché soit un système hautement chaotique et non-linéaire, il atteint habituellement un état approximativement d'équilibre dans lequel les demandes fluctuantes et conflictuelles des consommateurs sont toutes satisfaites. L'échec du communisme montre que le marché est plus efficace pour organiser une économie qu'un système contrôlé et centralisé. C'est comme si une force assurait que les biens sont produits en bonne quantité et distribués aux bons endroits. Ce qu'Adam Smith, le père de l'économie, appelle la main invisible peut aujourd'hui simplement s'appeler auto-organisation. » On pourrait objecter que les marchés sont de fait contrôlés par les capitalistes : par l'immense gâchis de la publicité visant à orienter nos choix, par leurs groupes de pression, média ou réseaux visant à imposer les choix « libéraux » et empêcher par exemple l'existence de services publics ou de règles limitant la concurrence et la guerre économique… Même quand elles émergent des revendications populaires. Mais même en l'oubliant, quel sens donner à un marché auto-organisé ? L'auto-organisation déboucherait sur un état optimal ? Un modèle d'auto-organisation avec des cases mobiles blanches et noires évolue spontanément vers un état ordonné où les blanches sont séparées des noires ; si on l'applique à des populations humaines, cet état auto-organisé là n'est certainement pas souhaitable. Sans se poser la question de la pertinence des modèles économiques et de leur capacité prédictive, le point central reste l'utilisation que l'on fait de la science.
 
Et Marx s'auto-organisa  
Pour conclure, revenons sur le communisme. On pourrait remarquer qu'il n'exclut pas par principe le marché. Mais plus généralement, si des expériences se revendiquant du communisme ont construit des systèmes centralisés entretenant la domination de classe, un retour à Marx peut aider à réfléchir. « La centralisation nationale des moyens de production deviendra la base naturelle d'une société formée par des associations de producteurs libres et égaux qui agiront en connaissance de cause selon un plan commun et rationnel ». L'interaction de producteurs décidant en commun du plan qu'ils vont suivre… n'est-ce pas précisément de l'auto-organisation ? Mais à la différence de la « main invisible », cette auto-organisation là n'est pas laissée au hasard… Et en fin de compte aux puissants et à leurs calculs égoïstes. En étant rationalisée, cette auto-organisation-là permet la conscience des enjeux et par là même, l'exercice de la critique et l'action. La main invisible ou la main rationnelle, il faut choisir.

 

*Jean-Noël Aqua est physicien. Il est maître de conférences à l’université Paris VI.

La Revue du projet, n° 29, septembre 2013

 

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