La fourmi de Langton

Grâce aux automates cellulaires, la cybernétique montre que quelques règles élémentaires simples peuvent conduire à des comportements émergents assez inattendus.

Et certains attracteurs, bien que n'étant pas "étranges" sont toutefois étonnants.
En voici un exemple: la fourmi de Langton est un automate cellulaire dont l'évolution semble régie par un attracteur.
Les règles de la fourmi de Langton sont simples:
Prenez une grille infinie remplie de cases blanches avec une fourmi sur l'une des cases.
A chaque itération, on applique les règles suivantes:

1. Si la fourmi se trouve sur une case noire, elle tourne à gauche et avance d'une case; la case qu'elle quitte change de couleur et devient blanche.
2. Si la fourmi se trouve sur une case blanche elle tourne à droite et avance d'une case; la case qu'elle quitte change de couleur et devient noire.

La cybernétique - L'émergence

Alors que le premier mouvement de la cybernétique s'intéressait à l'homéostasie (maintien d'une stabilité interne en dépit des perturbations), le second mouvement s'intéresse à l'émergence, c'est à dire à la capacité de réorganisation spontanée d'un système à un niveau de complexité/variété plus élevé lorsqu'il est soumis à des perturbations.

Comment à partir d'une situation instable de déséquilibre dynamique peut naître un nouvel équilibre conduisant à l'émergence de propriétés nouvelles (décroissance locale d'entropie).
L'émergence permettrait d'expliquer par exemple le caractère apparemment orienté de l'évolution des espèces ainsi que la capacité du cerveau humain à changer l'orbite de son attracteur ou à passer à une dimension fractales plus élevée en fonction des conditions... (voir cet article)

La cybernétique - L'homéostasie

En 1942, le neurologue Warren McCulloch organise les conférences Macy qui se réuniront à intervalles réguliers jusqu'en 1953. Ces conférences regroupent des scientifiques d'horizon divers (mathématiciens, anthropologues, neurologues, psychiatres, psychologues...) qui fondent une nouvelle science des systèmes complexes en analysant les boucles de rétroactions et l'émergence.

Le mouvement s'intéresse notamment à l'apprentissage adaptatif non dirigé. Ainsi naissent les toutes premières machines cybernétiques comme les Tortues de Bristol ou le Renard électronique, qui s'adaptent à leur environnement par acquisition de réflexes conditionnés qu'on considérait jusque là comme une propriété exclusive des organismes vivants (voir les réflexes conditionnés de Ivan Pavlov).

Le big bang: phénomène entropique ou anti-entropique ?

D'après Ilya Prigogine, le chaos est l'état naturel des particules microscopiques et ce n'est que l'état d'équilibre macroscopique (C'est à dire la présence d'un attracteur) qui empêche ce chaos microscopique et l'instabilité fondamentale du système de se manifester.

Lorsque les particules quantiques s'entrechoquent, elles créent des corrélations irréversibles mais l'état d'équilibre empêche cette irréversibilité de se manifester au niveau macroscopique.
C'est en bousculant cet équilibre (par exemple par un apport d'énergie) qu'on fait apparaître un ordre nouveau, c'est à dire un nouvel équilibre macroscopique et un nouveau régime de fonctionnement (par exemple: la convection)

Postambule à l'article précédent : Le paradoxe EPR

Cet article vient en postambule de l'article précédent qui évoquait le paradoxe EPR sans avoir pris la peine de le décrire.
Il s'agit d'un paradoxe inventé par les physiciens Einstein, Podolsky et Rosen pour tenter de démontrer l'incomplétude (disons plutôt l'inconcevabilité) de la théorie quantique.


Lors de sa découverte, la théorie quantique a laissé les physiciens perplexes à cause du problème de la mesure quantique:
En effet, cette théorie prévoit que 2 électrons ayant interagit se comportent comme une onde résultante de l'interaction des 2 électrons (c'est à dire une somme de 2 ondes avec des creux et des crêtes) et non comme deux particules séparées et indépendantes.

Entre le temps et l'éternité - Ilya Prigogine et Isabelle Stengers

D'après Ilya Prigogine et Isabelle Stengers, le comportement apparemment régulier, réversible et déterministe de la dynamique classique (Newtonienne) qui était jusqu'alors le modèle dominant de compréhension de la nature n'était qu'un mirage qui conduisit à croire que tous les nuages étaient des horloges et qu'il n'était qu'une question de temps d'ici à ce que la science découvre le fonctionnement déterministe et réversible de tous les objets du monde naturel.
L'irréversibilité entropique étant alors perçue comme liée soit à une corruption du mode de compréhension de la nature par le cerveau humain (la nécessité d'un raisonnement en cause-conséquence), soit, au mieux, comme une approximation des lois de la nature.

L'ordre dans le chaos - Le cerveau est-il un système chaotique ?

J'ai parlé dans un précédent article de la capacité de certains oscillateurs à se stabiliser sur une fréquence donnée. (Les horloges suspendues contre un mur, ou la période de révolution des satellites)

C'est une propriété intéressante des systèmes non linéaires: ils tendent à rester stables, à se verrouiller sur certaines fréquences:
Par exemple, si je donne un coup de pied dans une horloge, après quelques battements irréguliers, elle finira par retrouver son oscillation initiale.
Lorsqu'un système linéaire est atteint par un choc, il modifie immédiatement sa trajectoire, tandis qu'un système non linéaire tend à retourner vers un régime stable, celui de son attracteur ou éventuellement à atteindre un nouveau régime d'oscillation.