Systèmes dynamiques complexes

Si nous considérons un système à plusieurs variable. Les deux variables qui vont délimiter sa zone de viabilité (ici un cercle) sont appelées variables essentielles. Si le système sort de cette zone, il s'arrête définitivement. Lorsque l'on conçoit un système, il est alors important de maintenir le jeu de paramètres essentiel dans cette zone [AUBIN, 1991]. Exemple : Machine Utrastables (homéostat), et si additionne plusieurs machines ultra-stables, nous obtenons des machines multistables.




















Le modèle qui cherche à simuler la dynamique d'un système ouvert, doit disposer de senseurs (capteurs / émetteurs) et d'effecteurs (commandes / reflexes).

Si nous considérons deux mobiles A et B, la quantité de lumière perçue fait accélérer la roue attaché à un senseur sensible à la lumière. La vision d'un Ethologiste sera : A semble "fuir" à l'approche d'une lumière tandis que B semble "aggressif" et vient se cogner sur la source lumineuse.La seule différence entre A et B réside dans un "cablage" différent des senseurs et des effecteurs.

La théorie de W.T Powers : "Behavior is controlled perception : controlled components of output" (un animal fait tout pour controler ses perceptions). Il a conçu un modèle reposant sur une hiérachie sensorielle et une hiérarchie de buts à atteindre [POWERS,1973].

Exemple : Contrôle de la locomotion Nous avons un système avec des antennes (senseurs) qui captent une source odorante. Le neurone 8 est un senseur "Faim". Lorsqu'il s'active, il excite le neurone 6 qui lui-même active indifféremment les neurones moteurs 5 et 7. Pour que ceux-ci soient "renforcés", il faut que 3 ou 4 le soient. Lorsque le stimuli arrive sur l'antenne A, le neurone 1 est activé, il excite le neurone 4 et inhibe le neurone 3. Ce qui a pour effet d'activer la patte de droite et donc d'orienter le système vers la source odorante Nous pouvons ajouter un neurone contrôlant le niveau d'énergie, lorsque celui-ci est satisfaisant, il inhibe le neurone 8 ("Faim"). La tête constitue le système d'orientation tandis que le corps garantie le contrôle de cette orientation [BEER,1989].





















Une autre forme d'auto-organisation qui émerge de la fluctuation chaotique met en scène ce que l'on nomme les actinomycètes. Ceux-ci passent une partie de leur existence sous forme de cellules isolées, mais, lorsqu'elles sont privées de nourriture, elles envoient une impulsion chimique qui se transmet aux autres. Des milliers de ces actinomycètes se rassemblent alors de manière aléatoire jusqu'à ce que leurs fluctuations atteignent un point critique; à ce moment, elles s'auto-organisent pour former une entité cohérente capable de se déplacer sur le sol d'une forêt. Enfin, en un nouvel emplacement, l'actinomycète développe une tige et des sporanges qui libèrent des spores desquels naissent de nouvelles actinomycètes. L'actinomycète représente un comportement à la fois individuel et collectif, chaque aspect étant inclus dans l'autre.

"Selon Margulis, la bactérie spirochète, au déplacement rapide, participa à une autre intrusion transformé en mariage. Si son hypothèse se révèle exacte, les spirochètes s'engagèrent dans une relation de rétroaction particulièrement riche avec leurs cellules hôtes. Ils devinrent des flagelles et des cils qui donnèrent la mobilité aux nouvelles cellules nucléées. Ils constituèrent également les microtubules, structures en forme de cordon, à l'intérieur de la cellule, qui se chargent d'un certain nombre de fonctions, allant du transport de message chimiques et de sécrétions dans la cellule jusqu'à l'orchestration de la division des chromosomes du noyau. Margulis pense qu'au cours de l'évolution, les microtubules des cellules ont également évolué pour former les axones et les dendrites. Ainsi donc, la rétroaction initiale entre le spirochète et les cellules hôtes est peut-être finalement à l'origine du développement du cerveau. On mesure là toute l'ironie de la destinée des spirochètes, connus pour leur rapidité de mouvement : le processus qui les a transformés en cellules du cerveau les a, en un sens, obligés à sacrifier cette identité et à se fixer. D'un autre côté, leur identité antérieure est conservée. Empaquetés et pratiquement immobiles dans nos crânes, ils deviennent les relais du réseau de transit le plus rapide de l'histoire de la planète. Aujourd'hui, en un clignotement de mouvements électriques, ils tournoient non plus dans la boue primordiale mais aux confins de l'espace et du temps - conférant à la pensée humaine son extrême rapidité." J.Briggs et F.D. Peat, Un miroir turbulent.

AUBIN , J-P, Viability theory, Systems and Control : Foundations and applications. Birkhaüser Pub. Boston. 1992

BEER RD, "Intelligence as adaptative behavior : an experiment in computational neuroethology" Technical Report (TR 89-118). Center for automation and Intelligent Systems Research. Case Western Reserve University. 1989.

POWERS W.T., "Behavior : The control of perception", Aldine Publishing Company, Chicago, 1973.