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Auto-organisation

L'auto-organisation est un phénomène de mise en ordre croissant, et allant en sens inverse de l'augmentation de l'entropie; au prix bien entendu d'une dissipation d'énergie qui servira à maintenir cette structure.

C'est une tendance, tant au niveau des processus physiques que des systèmes sociaux, à s'organiser d'eux-mêmes. Cette remarque a un côté tautologique, puisque c'est en fait parce qu'ils se sont organisés que nous les nommons sociaux, et non l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x = 1, si 1 désigne...).

Passé un seuil critique de complexité, les systèmes peuvent changer d'état, ou passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) d'une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) instable à une phase stable. Ils peuvent aussi passer :

  • d'une croissance lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) à une croissance accélérée
  • d'une croissance au début d'apparence exponentielle (La fonction exponentielle est l'une des applications les plus importantes en analyse, ou plus généralement en mathématiques et dans ses...) à une croissance logistique (La logistique est l'activité qui a pour objet de gérer les flux physiques d'une organisation, mettant ainsi à disposition des ressources correspondant aux besoins, aux conditions...) avec la déplétion des ressources.

Le terme auto-organisation (L'auto-organisation est un phénomène de mise en ordre croissant, et allant en sens inverse de l'augmentation de l'entropie; au prix bien entendu d'une dissipation...) fait référence à un processus dans lequel l'organisation (Une organisation est) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet...) d'un système, habituellement un système hors équilibre, augmente automatiquement sans être dirigée par une source exterieure. Typiquement, les systèmes auto-organisées ont des propriétés émergentes (bien que cela ne soit pas toujours le cas).

Introduction

Les exemples les plus évidents de systèmes auto-organisés sont issus de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...). C'est d'ailleurs dans ce domaine que le terme est apparu pour la première fois. L'auto-organisation est aussi présente en chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec...) où elle a souvent été synonyme d'auto-assemblage. Le concept d'auto-organisation est aussi central dans les systemes biologiques, que ce soit au niveau cellulaire ou social. On trouve encore de nombreux exemples de phénomènes auto-organisés dans d'autres disciplines dont les sciences sociales, l'économie ou encore l'anthropologie. Les automates cellulaires comptent parmi les premiers mécanismes mathématiques proposés pour étudier les systèmes auto-organisés de manière formelle.

Parfois la notion d'auto-organisation est associée à la notion d'émergence. On trouve fréquemment la définition suivante dans la littérature : un phénomène est dit emergent lorsqu'on ne pouvait pas prédire son observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré...) à partir de la seule connaissance du système au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et...) duquel il apparaît. Cependant des modèles mathématiques peuvent être construits pour reproduire ces phénomènes, étudier leurs propriétés et leurs conditions d'apparitions. Ainsi d'autres personnes parlent de systèmes complexes. L'auto-organisation de Heinz von Foerster et Ross W. Ashby appartient à la Cybernétique de la première génération du "signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets...)" physique a donné la Cybernétique de la deuxième génération du "signe" psychique avec Gregory Bateson et Anthony Wilden (Anthony Wilden, (né le 14 décembre 1935 à Londres) a collaboré avec Jacques Lacan à la critique des écrits de Freud dans la...) dans une approche écosystémique. Henri Atlan a développé le principe d'auto-organisation en "principe de complexité par le bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation...)", ce que Jean-Louis Le Moigne (Jean-Louis Le Moigne est un spécialiste français de la systémique et de l’épistémologie constructiviste; d'abord ingénieur, puis professeur...) ("Théorie du système général. Théorie de la modélisation", PUF, 1977), en "mangement, a donné le nom de "principe d'organisation par disponibilié à l'événement". Pour Edgar Morin ("La Méthode1. La Nature de la Nature", pp. 33-93, Seuil, Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les...) 1977) , c'est simplement et poétiquement le "Désordre organisateur".

L'auto-organisation est habituellement caractérisées par:

  1. des éléments ou agents ou particules
  2. des interactions entre les éléments
  3. des interactions entre les éléments et l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels,...)
  4. une capacité d'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque...) limitée (par exemple une limite spatiale)
  5. des phénomènes d'amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) ou retours positifs
  6. des retours négatifs

Historique

L'idée que les dynamiques d'un système peuvent, à elles seules, assurer l'accroissement de l'ordre interne du système a une longue histoire. Une des première évocation de cette idée fut faite par René Descartes dans le cinquième volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) du Discours de la Méthode. Par la suite, Descartes a murit cette idée et l'a développée dans un livre nommé Le Monde qui ne fut jamais publié.

Les anciens atomistes (entre autres) croyaient que l'organisation était une propriété inévitable du moment que l'on fournissait suffisamment de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), d'espace et de matière, bien qu'il n'y eût pas de raison particulière pour observer une organisation plutôt qu'un désordre. Descartes introduisit l'idée que les lois de la nature tendaient à produire de l'organisation (Pour plus de détails, voir Avram Vartanian, From Descartes to Diderot).

Au XVIIIe siècle est apparu le mouvement des naturalistes qui cherchaient à déterminer des lois universelles afin d'expliquer la diversité des organismes vivants. S'étant trouvées associées au lamarckisme, les nouvelles vues furent tenues en discrédit avant d'être remises à l'honneur par des pionniers tels que D'Arcy Wentworth Thompson (1860-1948) au début du XXe siècle. Aujourd'hui, la plupart des scientifiques pensent qu'il existe des lois universelles (issues de la physique fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) et de la chimie) qui gouvernent les structures et leur évolution dans les systèmes biologiques.

Le terme « auto-organisation » a vraisemblablement été introduit en 1947 par le psychiâtre et ingénieur Ross W. Ashby. Le terme d'auto-organisation était alors utilisé par la communauté travaillant sur la théorie générale des systèmes dans les années 1960. Mais ce terme ne devint plus commun dans la littérature scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur...) que lors de son adoption par les physiciens et autres chercheurs du domaine des systèmes complexes dans les années 1970 et 1980.

(Pour montrer l'importance croissante de ce concept, si l'on utilise le mot clé self-organ*, Dissertation Abstracts, une base de données de résumés d'articles, ne trouve rien avant 1954, et seulement 4 entrées avant 1970. Puis il y en a eu 17 dans la période 1971--1980, 126 en 1981--1990 et enfin 593 en 1991--2000).

Exemples

Les sections qui suivent présentent un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de phénomènes, (auto-?)organisés par disciplines, et qui font appel au concept d'auto-organisation. Notez néanmoins qu'il est impossible de déterminer si ces phénomènes sont autant de manifestations d'un même processus ou si il s'agit uniquement d'analogies. Le concept d'auto-organisation, malgré son apparente simplicité, se révèle extrèmement difficile à cerner formellement ou mathématiquement, et il est fort possible qu'une définition rigoureuse en exclue nombre de phénomène actuellement rangés sous cette étiquette.

Il faut aussi mentionner que plus un phénomène est éloigné du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de la physique, plus l'idée d'auto-organisation au sens physique est sujette à controverse. Aussi intuitivement auto-organisationnel qu'il fût, la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les...) d'explications physiques ou statistiques (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle comprend la collecte, l'analyse, l'interprétation de...) à un phénomène est fustigée parce que réductrice (cf. holisme (Le holisme (du grec ολoς (holos) : entier) est un système de pensée pour lequel les caractéristiques d'un...), "réductionnisme" dans philosophie des sciences, et émergence).

De même, lorsqu'on cherche à passer des caractères auto-organisationnels d'un phénomène biologique ou sociologique à une explication physique ou mathématique de ces caractères, on se heurte au fait que ces caractères ne pourraient pas exister sans une cause finale (cf. téléologie).

Auto-organisation en physique

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

  • En thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre. La...) 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 (En physique, une transition de phase est une transformation du système étudié provoquée par la variation d'un paramètre extérieur particulier (température, champ magnétique...).) du premier ordre, et celui de brisure spontanée de symétrie comme par exemple :
      • ferromagnétisme spontané, cristallisation (cf. cristallogénèse, cristaux liquides)en physique classique,
      • le laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light...), la supraconductivité et la condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état...) 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 (Graphie) 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 (À partir d'une certaine quantité critique de fluide sur une cloison, un pont s'établit permettant au fluide de la traverser) dans un milieu aléatoire.
  • En thermodynamique des sytèmes hors équilibre, l'apparition d'une structure décrite par la théorie des systèmes dissipatifs (cf. système dissipatif :
    • la turbulence (La turbulence désigne l'état d'un fluide, liquide ou gaz, dans lequel la vitesse présente en tout point un caractère tourbillonnaire : tourbillons dont la taille, la localisation et l'orientation varient...), et la convection (La convection est un mode de transfert de chaleur où celle-ci est advectée (transportée-conduite, mais ces termes sont en fait impropres)...) (par exemple ) en mécanique des fluides,
    • en cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.), la formation des structures (étoiles, galaxies),
    • la croissance de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) 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 criticalité auto-organisée (SOC).
  • Dans la théorie des fonds (ou réseaux) de spins en gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) 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 (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) 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 spins. Malgré tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) 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 (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier...)', mais déduites du modèle lui-même.

....la suite est en cours de traduction ....

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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