Définition de l’émergence

L'émergence est le processus de dériver de nouveaux et cohérents modèles, structures,

propriétés ou comportements dans un système complexe. Les phénomènes émergents

26 d'interactions entre les éléments de ce système. Ces phénomènes sont souvent inattendus, se sont des résultats non triviaux (non évidents), causés par des interactions claires entre des composants simples. Ce qui distingue un système complexe d’un système purement compliqué

c'est que dans un système complexe des modèles, structures, propriétés et comportements peuvent émerger comme résultat de modèles de relation entre les éléments de ce système alors que dans un système compliqué on ne peut rien déchiffrer. C’est cette coïncidence dans le

temps au sein d’un même système complexe qui fait penser qu’il existe une relation d’association globale, sans qu’on puisse la détailler, entre les interactions de ses composants au

micro-niveau et les structures, modèles, propriétés ou comportements qui émergent au macro-niveau.

Beaucoup de tentatives ont essayé de donner une définition générique de l’émergence [Baa 97][Bed 02][Gol 02], malgré ceci aucune n’a réussie à couvrir ses caractéristiques significatives, qu’on peut résumer comme suit [Rab 05]:

1. Les propriétés émergentes ne sont pas rendues visibles grâce aux entités de bas niveau du

système. Exemple : la propriété liquide de l’eau n’est pas rendue visible par les molécules de l’oxygène et de l’hydrogène.

2. Les propriétés émergentes ne peuvent pas être expliquées à partir de propriétés et

d'interactions des entités de bas niveau. Exemple : on ne peut pas expliquer la propriété émergente « liquide » de l’eau à partir de la propriété « gaz » de l’oxygène et de l’hydrogène ni de la combinaison moléculaire H2O.

3. Les propriétés émergentes peuvent donner une meilleure prédictibilité de comportements

du système, comparée avec la prédiction que peut fournir les entités de plus bas niveau.

Exemple : En continuant à verser de l’eau dans un verre, l’eau finie par déborder. Ce

comportement est plus proche à prédire des propriétés physiques de l’eau en tant que liquide que celles de l’oxygène et de l’hydrogène en tant que gaz (au niveau moléculaire).

4. Les caractéristiques émergentes ne peuvent pas être calculées plus rapidement que par la simulation directe du système ; étant donner que le formalisme mathématique fait défaut

aux systèmes complexes produisant de l’émergence.

La caractéristique principale de l’émergence, connue à nos jours, est le fait que le tout émergeant excède la somme des parties qui le produisent. On parle alors de l’irréductibilité du tout à ces parties. On peut dire qu’avec le concept de l’émergence le mot composer prend un nouveau sens : Un tout peut être composé de parties dans le sens où c’est la dynamique de ses parties et leurs interactions les unes avec les autres qui recréent le tout en question. Exemples :

- Dans une partie d’échecs on connaît exactement comment bouge chaque pièce sur l’échiquier. Les deux adversaires jouent l’un après l’autre et la partie se termine dans le temps selon des critères d’arrêt préétablis. Donc, si on raisonne réductionnisme, il suffit de sommer tous les coups concernant les deux joueurs alternativement pour retrouver la partie d’échecs. Malheureusement, la partie d’échec est plus que cela ; derrière chaque coup joué il y a une stratégie, toute un raisonnement logique, tout un style de penser, toute une école d’échecs, - Le fait de connaître tous les mots qui composent le vocabulaire d’une langue donnée, d’en savoir la grammaire qui régit la construction de ses phrases ne suffit pas pour y être à l’aise. Une discussion n’est pas seulement des mots appartenant à un vocabulaire donné qu’on combine selon des règles syntaxiques et grammaticales connues. La discussion n’est en vérité qu’un moyen naturel de communication directe par le truchement de mots et de phrases véhiculant des informations, des sensations, des idées, des appréhensions, des convictions et d’autres choses, s’accompagnant le plus souvent de mouvements du corps, de gestes des membres et même de grimaces du visage et ce, dans le seul but de compenser la pauvreté, le manque et les défauts linguistiques. Pour étayer cette assertion prenons comme exemple une personne immigrante et illettrée, ignorant totalement les subtilités ainsi que les règles fondamentales et élémentaires de la langue du pays d’accueil et possédant néanmoins une modeste réserve du vocabulaire local. En dépit de tout cela cette personne peut converser tant bien que mal avec un interlocuteur autochtone. Par contre, il y a des étudiants qui, maitrisant parfaitement les règles grammaticales

et lexicales de cette même langue, mais ne sont pas en mesure d’entamer une discussion soutenue ou du moins acceptable.

Les tentatives de définition de l’émergence les plus marquantes sont réunies ci-après :

Définition.1 :L’émergence est un résultat produit par une combinaison de causes, mais qui ne peut pas être considéré comme la somme de leurs effets individuels [Oxford Universal Dictionary].

Définition.2 : L’émergence est la théorie où l'évolution cosmique inclue à plusieurs reprises

l’imprévisible, l’irréductible et la nouveauté [Cla 04].

Définition.3 : L'émergence se rapporte à l'apparition brusque de nouvelles et cohérentes

structures, modèles et propriétés pendant le processus d'auto-organisation dans des systèmes complexes. Les caractéristiques communes à ceci sont : (1) la nouveauté radicale (aspects non précédemment observés dans le système) ; (2) la cohérence ou la corrélation (une composition entière et significative qui dure pendant une certaine période de temps) ; (3) un niveau global ou macro (il y a une certaine propriété d’intégrité) ; (4) c'est le produit d'un processus

dynamique (cela évolue) ; et (5) c’est apparent : cela peut être perçu. Dans cette définition

Goldstein fait ressortir la causalité descendante [Cor 02] [Gol 99].

Définition.4 : Une propriété est émergente si elle ne peut pas être expliquée à partir des

propriétés et des interactions des entités de plus bas niveau. Kubik, Shalizi et Crutchfield critiquent cette définition ; étant donné que cette incapacité d'expliquer sa relation avec le bas niveau est un état provisoire de la connaissance de l'observateur et ne représente en aucun cas une propriété intrinsèque du système.

Définition.5 : Une propriété est émergente si elle n'est pas visualisée par des entités de plus bas

niveau. Le problème avec cette définition c’est que fondamentalement tout peut être vu comme émergent ; Toute la matière macroscopique est faite d'atomes, et il n y a pas d'atomes pris individuellement pouvant montrer les caractéristiques de matériaux macroscopiques. N’empêche qu’elle reste utile dans un contexte restreint de caractéristiques spécifiques.

Définition.6 : Une propriété est émergente si elle peut fournir une meilleure prédictibilité sur le

comportement du système, comparée aux entités de plus bas niveau. Ce nouveau concept est intéressant du moment que l'idée de la prédictibilité fait participer de manière naturelle l'observateur alors que la mesure de l'émergence fournie est indépendante de l'observateur, elle représente une propriété intrinsèque du système. L’inconvénient actuel de cette approche c'est que, alors qu'une mesure est proposée dans la théorie, il est cependant très difficile de calculer réellement une telle mesure dans de vrais systèmes. N'empêche que ceci ouvre des horizons pour le futur.

Définition.7 : Une autre approche de l'émergence implique le concept de la causalité descendante[Cou 07]. Une caractéristique est émergente si elle a une sorte de puissance causale

sur les entités de plus bas niveau. Tandis que nous admettons que ces entités (de plus bas niveau) doivent avoir une causalité vers le haut sur les caractéristiques émergentes, cette approche assume une relation causale bidirectionnelle. Exemple : les actions des individus d’une ville ont un effet sur le développement de la ville. Et, le développement de la ville affecte le comportement et les interactions de ces individus (voir Figure.1.15.). Cette définition est tout à fait réaliste, puisqu'elle dépasse clairement l'approche réductionniste à l'analyse de système complexe. Cependant on est loin de pouvoir l’identifier dans n’importe quel exemple de façon à permettre à cette approche d’être abordée numériquement ou analytiquement.

Parmi les bonnes définitions regroupant la plupart des concepts susmentionnés de manière concise mais plus complète on peut citer [Cou 07]:

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Définition.08 : Un système exhibe de l'émergence quand il y a des émergences cohérentes au

macro-niveau qui surgissent dynamiquement à partir des interactions entre les parties ou les éléments au micro-niveau. De telles émergences sont nouvelles par rapport aux parties individuelles du système.

Définition.09 : Les phénomènes émergents sont typiquement des modèles persistants avec des

composants changeants [Hol 98]. Fromm mentionne que ces composants sont : immuables et changeants, constants et fluctuants, persistants et évasifs, inévitables et imprévisibles. Plus encore, une propriété émergente est une partie du système et en même temps elle n’appartient pas au système ; elle dépend du système parce qu'elle apparaît à l'intérieur de ce dernier et déjà elle est indépendante de ce même système à un certain degré.