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LOGICIEL 3

Spécial pour l'étude d'un système qui associe
auto-organisation et équilibre dynamique avec l'environnement.

Le but visé est une simulation plus pertinente des systèmes biologiques et sociaux réels.

Et aussi une simulation explicite des trois premières "Règles de responsabilité" de la partie "Livres" de ce site (il y en a quatre).

Remarque : le 17/10/03 j'ai proposé ici un version provisoire de Logiciel 3 (Version 84 du site). Elle est remplacée par la version présente, beaucoup plus pertinente.

10/12/2003

Le but de Logiciel 3 n'est pas l'étude des structures dissipatives (ce qui est le but de Logiciel 2). Logiciel 3 utilise ces structures, et l'émergence auto-adaptative qu'elles manifestent, pour proposer un modèle qui simule mieux la vie, y compris la vie humaine en société. En effet, dans Logiciel 3, la population de tous les éléments, considérée comme un tout "vivant", est en équilibre dynamique avec un "environnement" : population et environnement agissent réciproquement l'un sur l'autre. L'intervention réciproque entre population et environnement est une nouveauté pour la partie "Logiciel" du site.

Du point de vue informatique Logiciel 3 diffère très peu de Logiciel 2, et la différence (limitation de l'auto-organisation adaptative par une boucle de rétroaction négative, "homéostasie", faisant intervenir l'environnemen), ne présente aucun mystère. Pour comprendre Logiciel 3 il faut avoir compris l'auto-organisation adaptative, et c'est tout le travail que propose Logiciel 2. Je renvoie donc à Logiciel 2 pour une introduction en profondeur à Logiciel 3.

Avec Logiciel 3 la difficulté est conceptuelle.

Pour la nouveauté apportée par Logiciel 3 par rapport à Logiciel 2 (c'est à dire "l'équilibre dynamique avec l'environnement"), la démonstration prédéfinie 52 proposée (qui comporte 6 expériences en série automatique) montre l'effet "d'écrêtement" des valeurs de colle stockée qui dépasseraient LimColle. LimColle est un paramètre dont la valeur peut être choisie par l'utilisateur. Tant que LimColle est dépassé, les gouttes de pluie n'apportent plus de colle collante. Voir les copies d'écran de l'expérience 52. On peut imaginer que la population, intelligente, réfléchit et agit ainsi : " Mes cultures potagères et autres reçoivent trop d'eau, elles sont inondées, je canalise le fleuve et construis des canaux d'irrigation contrôlables".

Mais la nouveauté de Logiciel 3 va au-delà. L'utilisateur peut choisir si l'intervention régulatrice de la population "vivante" de grands ronds se fera par "modification du monde", c'est l'expérience 52 précédente, ou bien par "modification de soi-même", c'est l'expérience 66. Dans ce deuxième cas, la pluie de colle collante continue à tomber, mais les gouttes de colle sont refusées par les grands ronds. Ce choix entre "modification du monde" et "modification de soi-même" (dans les deux cas avec le but de "ne pas se laisser modifier") simule respectivement les "règles de responsabilité" 3, 2 et 1 (voir la partie "Livres" du site). Pendant l'exécution de Logiciel 3 avec l'option "modification de soi-même", des "ding" soulignent les interventions régulatrices de la population sur elle-même. On peut imaginer que la population, intelligente, réfléchit et agit maintenant ainsi : " Je deviens trop grosse, c'est malsain, je décide de ne plus manger jusqu'à ce que j'aie retrouvé ma ligne".

Le lecteur peut consulter la programmation, volontairement très explicite, de la régulation "par les trois règles" en cliquant ici.

A propos de cette expérience 66, Logiciel 3 (uniquement pour les expériences en mode "prédéfini" qui simulent les "trois règles de responsabilité") organise, à la mi-durée de chaque expérience, une catastrophe naturelle épouvantable, dite "colère de Yahvé" (pour cette "colère", voir Logiciel 1 en version MacIntosh) : La cohérence disparaît pendant 20 pas élémentaires de programme, la colle ne colle plus, les grands ronds se séparent, les structures se défont. Cependant, au bout des 20 pas de programme, les grands ronds, dont la colle n'a pas disparue et s'est même éventuellement un peu enrichie, se rassemblent de nouveau, un peu n'importe où sur l'écran. Evidemment les courbes d'efficacité accusent le coup, et c'est la récupération par la population qui est intéressante : l'auto-organisation redémarre, plus ou moins bien. Dans le cas de populations qui étaient peu régulées (homéostasie intermittente) la récupération se fait mal. Dans le cas de populations à régulation suffisante (par interventions sur le monde ou sur soi-même, il n'importe), la récupération est plus rapide, voire complète. L'homéostasie est donc un avantage sélectif du point de vue de la sélection darwinienne. Modèle 3, en combinant auto-organisation adaptative et homéostasie (combinaison inspirée par les 3 règles de responsabilité) propose ainsi une simulation "plus vivante" de la vie que modèle 2 par exemple.Voir les copies d'écran de l'expérience 66.

Voici la copie d'écran de l'expérience prédéfinie 65. On voit le plateau homéostatique, atteint après quelques oscillations. Les points sont distants horizontalement de 20 pluies de colle, il y a 2000 pluies (100 points de mesure). L'optimisation se poursuit un peu après la première manifion de l'homéostasie. Les points plus foncés sur la courbe du bas, qui mettent en valeur le "plateau", sont déclenchés automatiquement quand il y a eu, au cours des 20 pluies qui précèdent la mesure, au moins une pluie avec dépassement de LimColle. Ici c'est par "intervention sur le monde" (la colle devient non-collante) que la régulation se fait.

Expérience prédéfinie 65, avec LimColle = 8

Avec un MacIntosh, l'expérimentateur peut intervenir en cours d'expérience, ce qui est beaucoup plus satisfaisant. Il peut à tout moment accélérer ou ralentir le déroulement du phénomène, consulter l'état d'avancement des courbes, faire des copies d'écran intermédiaires. Et surtout déclencher quand il le souhaite une "colère de Yahvé" pour voir comment le système réagit. Le long plateau homéostatique de l'expérience 65 se prête bien à ces interventions (inattendues par le système dynamique étudié) du monde extérieur (ici l'expérimentateur).

Avec un PC, l'expérimentateur qui veut voir l'effet d'une colère de Yahvé dans l'expérience 65 peut exécuter l'expérience prédéfinie 63 qui est identique à la 65 avec une colère automatique à mi-durée :

Expérience prédéfinie 63, avec LimColle = 8

Les points de mesure sont identiques jusqu'à la "colère" qui est signalée par un trait vertical (et un "ding"). Ensuite, on voit ici que la récupération se fait très mal, avec des effets négatifs à long terme. Cela s'explique (et se constate en suivant à l'écran les dispositions successives des grands ronds) de la manière suivante : si, avant la colère, l'homéostasie n'a pas été intense (ici elle semble avoir été moyenne), quelques grands ronds très chargés en colle se dispersent dans tout l'écran et y créent des structures mal situées, peu optimales (des "agrégats"). Une homéostasie forte et durable homogénéise au contraire la population et facilite la récupération. (cette affirmation biomorphique mériterait plus d'études).

L'expérience prédéfinie 64, c'est la 63 avec "modification de soi-même" au lieu de "modification du monde". Le résultat est identique (à part les ding). Dans ma simulation très simplifiée, les deux séquences de programmation se rejoignent (voir les extraits de listing). Je n'ai vu aucune possibilité logique d'introduire des différences visibles dans les aventures des grands ronds à partir du critère "monde/soi". Il est clair que dans la réalité biologique les différences sont énormes.

Les expériences 61 et 62 sont des suites automatiques avec LimColle constant, respectivement 10 et 8. On y voit bien le rôle fondamental (mais non "exclusif") de l'aléatoire. Le chaos a ses lois. Ces expériences sont "avec colère".

Cas particuliers : les expériences prédéfinies 53 et 54 de Logiciel 3 (sans colère de Yahvé) montrent ce qui se passe quand on limite les structures à 2 éléments.

Remarque : Les démonstrations prédéfinies 10 à 15 de Logiciel 2, qui proposent une explication simple de l'auto-organisation adaptative, sont aussi exécutables ici sous Logiciel 3.

Les autres expériences prédéfinies des logiciels 1 et 2 ne sont en général pas exécutables sur Logiciel 3 (notamment pas celles qui concernent KCredi).



Dans Logiciel 3
On s'intéresse à l'ensemble de la population de grands ronds, associés en structures ou "libres"
Le système est " à émergence contrôlée ". Il y a des boucles de rétroaction positives (non programmées) qui produisent l’émergence, et une boucle négative programmée qui contrôle l’amplitude de cette émergence (avec deux options de mise en œuvre : "action sur le monde" ou "action sur soi-même")
Le système peut simuler la mise en œuvre des "3 règles de la responsabilité" (voir la partie du site "Livres")
  • " ne pas se laisser modifier par l'environnement "
  • " se modifier soi-même d’après l'environnement "
  • " modifier l'environnement d’après soi-même "

Logiciel 3 est dérivé techniquement de logiciel 2. Comme lui il génère des fichiers de mesures précises exploitables avec Excel. Il permet des expériences automatiques en série. Ecrit en C++ pour MacIntosh ou PC. Mode d'exécution "manuel" ou "démo-prédéfinie". Les fichiers Excel sont générés dans le dossier qui contient Logiciel 3 exécutable téléchargé.

Liste détaillée des nouveautés techniques :

Comparaison entre les logiciels 2 et 3 :

Logiciel 2, régulé par KCredi
Logiciel 3, régulé par LimColle
Critère de dépassement concerne chaque grand rond Critère de dépassement concerne la population entière
Si dépassement, l’apport de colle est ignoré par le grand rond, jusqu’à ce que le dépassement disparaisse Si dépassement, l'efficacité de la pluie de colle est supprimée, ou bien l’apport de colle est ignoré par les grands ronds, jusqu’à ce que le dépassement disparaisse
Intervention sur soi-même - Transformation endogène Intervention sur le monde extérieur, ou sur soi-même - Transformation exogène ou endogène
Le système se modifie lui-même d’après le monde (il reçoit ou il ne reçoit pas) Le système modifie le monde d’après lui-même (il pleut efficacement ou il ne pleut pas). Ou bien il se modifie lui-même d’après le monde (il reçoit ou il ne reçoit pas)
Le système est modifié avant le monde Le monde est modifié avant le système, ou bien le système est modifié avant le monde
Le système ignore le monde Le système connaît le monde, il est en équlibre dynamique avec le monde



Table des matières pour Logiciel 3 

Il s'agit d'une table des matières réduite, car Logiciel 3 est techniquement complémentaire de Logiciel 2

Démonstrations prédéfinies pour Logiciel 3 

Téléchargements pour Logiciel 3 (logiciels, copies d'écran)

Introduction au Logiciel 2

Rapports entre ces deux parties du site

Remarque (12/12/2004) : Ce site a été classé pendant quelques jours dans la catégorie "Gaïa" de Dmoz sur Internet, j'ai découvert à cette occasion des rapprochements et des confrontations possibles entre Logiciel 3 et la théorie, à la fois ancienne et jeune, de Lovelock et Margulis.
Voir Lovelock , et aussi le site http://www.gaianet.fsbusiness.co.uk/gaiatheory.html , notamment l'apport de Maturana et Varela : leur définition "autopoïetique" de la vie.


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