Domaines d'application des systèmes complexes

Les systèmes complexes orent un squelette exible qui permet d'analyser des problèmes in- terdisciplinaires. Ils utilisent des techniques générales issues de la physique, des mathématiques, et de l'informatique an d'approcher des sujets en Biologie, Médecine, Sociologie, Psychologie, Neuroscience, Chimie, Economie, et Ingénieurie. En 2011, lors de "International Convention on Complex Systems", les présentations faites ont varié de la photosynthèse articielle, à la formation du gouvernement de l'ancienne Egypte, aux réseaux régulateurs de gènes dans les embryons d'oursins...et bien d'autres [Woo11].

1.6.1 Biologie

La biologie est un domaine qui a hautement bénécié des autres sciences, et y a en contre- partie, fortement contribué. Alors que les biologistes ont utilisé les autres disciplines pour réaliser des avancées signicatives an de comprendre des processus, organismes et écosys- tèmes biologiques compliqués, d'autres champs ont trouvé inspiration à partir des systèmes biologiques. Nous citons quelques uns de ces domaines :

•Bioinformatique : c'est un domaine où les chercheurs essaient de comprendre les processus biologiques, en appliquant les techniques de l'informatique et les théories de l'information sur la grande quantité de données disponibles en Biologie. Ces champs de recherche incluent : o Développement pharmaceutique

o Evolution

o Mutations cancéreuses o Génétique

•Systèmes biologiques : c'est une stricte application des techniques des systèmes complexes sur les systèmes biologiques, les chercheurs étudient les interactions entre les entités biologiques pour modéliser le comportement du système entier. Ces champs de recherche incluent : o Dynamiques cellulaires

o Processus métaboliques o Réseaux régulateurs de gènes o Réseaux cancéreux

•Biomimétique : Biomimétique et Biomimétisme sont l'union entre l'ingénierie et la biologie, à travers lesquels les chercheurs étudient les propriétés physiques et structurelles des organismes biologiques, comme source d'inspiration pour les ingénieurs, notamment en informatique Soft

et Hard. Les champs de recherche incluent : o Organes articiels

o Robotique

o Dynamique des essaims o Conception évolutionnaire o Programmation évolutionnaire o Intelligence articielle

1.6.2 Sciences sociales

C'est un domaine qui connait un rapide développement grâce aux techniques inspirées des systèmes complexes, beaucoup de travaux de recherche s'intéressent au développement des organisations sociales et leur comportement.

•Analyse de réseaux sociaux : tous les organismes sociaux forment de manière inhérente des réseaux sociaux qui peuvent être analysés et révéler plusieurs aspects incluant : Les membres inuents, susceptibilité aux épidémies et défaillance de systèmes, diusion d'information. •Anthropologie évolutionnaire : certains chercheurs s'intéressent à l'étude de la manière dont les civilisations et sociétés se forment, et aussi comment les organismes développent des habi- tudes et comportements sociaux. Ceci cause un  feedback  où le comportement de l'organisme aura nécessairement un impact sur la structure sociale, et inversement celle-ci aura un impact sur le comportement du système. Des chercheurs essaient d'appliquer les techniques des sys- tèmes complexes pour comprendre la co-évolution de ces phénomènes, ceci inclut l'évolution des états, de la coopération, la robustesse des organisations sociales.

1.6.3 Psychologie et neuroscience

Le cerveau est souvent considéré comme un système complexe très étudié par la science moderne, il exhibe des phénomènes intéressants tels que la conscience, la compréhension sé- mantique, mémoire, prédictions, logique, créativité, apprentissage...etc. Des chercheurs s'at- tachent à comprendre ces caractéristiques comme des propriétés émergentes de la structure et interaction entre les diérentes parties et cellules du cerveau.

•Psychologie computationnelle : des chercheurs de diérents domaines s'intéressent à la ma- nière dont le cerveau travaille, et comment il arrive à des conclusions. Des modèles mathéma- tiques et des simulations informatiques basées sur des interactions neuronales ont été dévelop- pées, et se montrent prometteurs pour l'apprentissage et reconnaissance des formes. D'autres chercheurs focalisent sur la compréhension des causes de la dégénérescence des fonctions céré- brales liées à l'âge, maladies mentales. Les domaines spéciques de recherche incluent :

* Intelligence articielle

* Génération d'idées créatives par computer * Reconnaissance d'images

* Prédiction de données

* Linguistique computationnelle

Le développement et l'évolution des langages a certaines contraintes, comme la non-ambiguité, facilité de remémoration, facilité orale, compréhension facile. Les modèles computationnels de linguistique considèrent un langage comme un réseau reliant des mots, des idées et des règles de grammaire dans un réseau complexe. D'autres recherches s'orientent vers la compréhension des phonèmes du langage, les sons fondamentaux assemblés pour former des mots. Les axes de recherche sont :

* Processeurs de langage naturel * Orateurs de langage naturel * Traducteurs

* Linguistique Théorique

1.6.4 Economie

Le domaine de l'économie est composé de structures hautement complexes, développées et adaptatives. toute économie est basée sur des réseaux commerciaux multiples et dynami- quement interconnectés. Comprendre la manière dont de tels réseaux interagissent aiderait à comprendre comment optimiser la production et le développement durable. Des recherches spéciques ciblent : Economie et développement durable, Distribution optimale des ressources, Théorie des jeux, et comment les choix économiques sont faits ?, Co-évolution à travers com- pétition et coopération.

1.6.5 Chimie

La chimie implique souvent l'étude d'interactions moléculaires an de former de nouvelles molécules, et les propriétés qu'elles ont. Dans les réactions chimiques, plusieurs réactifs, cataly- seurs et produits interagissent entre eux et avec leur environnement, aboutissant à un système dynamique. Des recherches spéciques incluent :

Vie articielle

Production industrielle de composants chimiques modélisation écologique

1.6.6 Géologie

Les scientiques géologues tentent de comprendre comment la Terre évolue, comment elle est arrivée à l'état actuel, et ce qu'elle pourrait devenir dans le futur. Le système Terre est hautement complexe et concerne non seulement la planète Terre solide, mais aussi l'hydro- sphère, l'atmosphère, la biosphère et la magnétosphère. Les géologues ont opté pour une vue réductionniste de ces systèmes, pour essayer de mieux cerner la dynamique de chacun d'eux. La recherche inclut :

Comprendre comment les formes de vie ont inué sur la composition de l'atmosphère. Comprendre les changements climatiques

Comprendre l'équilibre, distribution et ots d'énergie entre les sphères terrestres.

1.6.7 Logistique

Déterminer comment obtenir et allouer des ressources dans un problème commun, face à toutes les organisations et entreprises. De plus, trouver la solution optimale à tous ces problèmes peut rendre le système vulnérable aux perturbations au delà du contrôle de l'orga- nisation. L'analyse de le robustesse et de l'optimalité de réseaux complexes interdépendants relève de l'analyse des systèmes complexes. La recherche inclut :

Défaillances consécutives de réseaux Optimisation évolutionnaire de réseaux.

La gure 1.4 résume la majorité des domaines d'application des SCs.