Réunion SETE

Au-delà de nos disciplines, du multi- et trans-disciplinaire vers les systèmes complexes

Gurvan JODIN - 2020-04-24

Plan

  • Définitions
    • {Ø, pluri-, trans-} disciplinaire
    • systèmes complexes
  • Enseignement des systèmes complexes
  • Laboratoires et équipes estampillés systèmes complexes
    • International
    • National
  • Ingénierie et systèmes complexes
    • Quelques exemples concrets
  • Discussion

Définitions épistémiques

Wikipédia :
discipline scientifique (aussi appelées « sciences » ou « domaines scientifiques ») :
→ sciences formelles (découlent d'axiomes arbitraires, sans nécessité de décrire le réel) ; sciences naturelles (aussi appelées sciences expérimentales) ; sciences humaines et sociales (étude des systèmes humains). Dans chaque discipline on peut par ailleurs distinguer la science fondamentale et la science appliquée (ingénierie, médecine, etc.).
La catégorisation précise des différentes branches de la science est un exercice délicat en raison de l'interdisciplinarité de certaines et aux mutations continues de ces domaines.
Autre sens :
discipline = notion d'ordre, de rigueur, "sanction disciplinaire"
Wikipédia :
Pluridisciplinarité (ou multidisciplinarité) :
aborder un objet d'étude selon les différents points de vue de la juxtaposition de regards spécialisés.
Objectif : utiliser la complémentarité intrinsèque des disciplines pour la résolution d'un problème.
Risques : discours étanches entre eux, voire concurrents, morcellement de l'objet d'étude.
Différents points de vues, pas forcément fusionnés dans une analyse commune.
\( \sum(\textrm{savoirs})\)
Wikipédia :
transdisciplinarité :
"Transcender les disciplines." Une posture scientifique et intellectuelle.
La transdisciplinarité se distingue ainsi de la pluridisciplinarité et l’interdisciplinarité en ce sens qu’elle déborde les disciplines d’une part, mais surtout d’autre part que sa finalité ne reste pas inscrite dans la recherche disciplinaire proprement dite.
Objectif : langage commun ...
Risques : concilier les concepts de spécialistes ... attentions aux analogies et au réductionnisme ...

\( \sum (\textrm{savoirs}) \leq \textrm{savoirs} (\Sigma)\)
Wikipédia :
transdisciplinarité :
"Transcender les disciplines." Une posture scientifique et intellectuelle.
La transdisciplinarité se distingue ainsi de la pluridisciplinarité et l’interdisciplinarité en ce sens qu’elle déborde les disciplines d’une part, mais surtout d’autre part que sa finalité ne reste pas inscrite dans la recherche disciplinaire proprement dite.
Objectif : langage commun ...
Notions de complexité, de perception, logique du tiers inclus (~nuances)
Risques : concilier les concepts de spécialistes ... attentions aux analogies et au réductionnisme ...

\( \sum (\textrm{savoirs}) \leq \textrm{savoirs} (\Sigma)\)
Cours de l'Université Littoral Côte d'Opale :
transdisciplinarité :
Les systèmes complexes sont composés d'entités hétérogènes en interaction forte et structurée en plusieurs niveaux d'organisation. Les systèmes complexes sont présents dans beaucoup de phénomènes naturels tel que la biologique (métabolisme, croissance, etc.), la physique (plasma, etc.), les réseaux sociaux (propagation d'information, réseaux d'entreprises, etc.).
Wikipedia :
Un système est dit complexe si le résultat final n'est pas prédictible directement en connaissant ses règles d'évolution. Malgré une connaissance parfaite des composants élémentaires d'un système, voire de leurs interactions, il n'est pas possible même en théorie de prévoir son comportement autrement que par l'expérience ou la simulation.
... leur étude est interdisciplinaire ... contre-exemple au réductionnisme ...
Exemple PNL-INFO : coaching management RH/ Espace d'information et de dialogue à propos de la Programmation Neuro-linguistique (PNL)

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Enseignement des systèmes complexes







Calais - Univ Littoral Côte d'Opale
Cours M1 Systèmes Artificiels Complexes
lien
But : Initiation à la programmation et à la simulation de systèmes complexes artificiels
Complex Systems Laboratory - University of California San Diego, USA
Syllabus
MIT : Architecture of Complex Systems ...

Ce ne sont pas les seuls !

Laboratoires et équipes estampillés systèmes complexes

Internationaux
Université Technologique de Delf
Labo. TPM Technologie, Politique et Gestion. .
La Faculté de technologie, politique et gestion combine les connaissances des sciences de l'ingénieur avec celles des sciences humaines et sociales. La mission de la faculté est de développer des modèles et des conceptions robustes afin de résoudre les défis complexes de la société de la connaissance urbanisée et en réseau d'aujourd'hui.
• approches sociales innovantes, modélisation de la dynamique des communautés et de l'humain, aide à décision politiques
ex. consortium pour développer un plan de réduction de risques en faisant participer la communauté concernée.
ex. eau potable en Inde : dynamique des groupes/communautés et notions de rangs sociaux et bonne/mauvaise entente pour les inclure dans les discussions et décisions.
ex. comment diminuer le nombre de voitures. Aujourd'hui le raisonnement des gouvernements est "changement d'attitude donne d'un changement de comportement", c'est trop simpliste. "Je prends la voiture, je sais que c'est pas bien, mais je le fais quand même parce que..."
ex. macro économie et un peu de technique : voiture hydrogène et hybride élec-H² dans son écosystème
Santa Fe Institute
New Mexico, USA .
"... a place that without exaggeration could be called the cradle of complexity science." Complexity Science Hub Vienna
• Surfe sur la vague de la notoriété.
• Pas du tout disciplinaire : dénominateur commun = système complexe => étude transdisciplinaire.
• Theme: complex Intelligence: Natural, Artificial, and Collective. Complex intelligent systems are fundamentally collective, distributed, error-prone (fallible), and hybrid.
• Key words: IA, big data, emergence, Artificial Neural Network
ex. The origins, evolution, and diversity of human languages
ex. A theory of embodied intelligence
Complex Systems Laboratory
University of California San Diego, USA .
‣ Class:
  • Gender and Globalization;
  • Decolonizing Geology;
  • Introduction to the Physics of Complex Systems;
  • Applied Complexity

‣ "applying methods to messy, real-world physical, biological or social problems."
ICREA-Complex Systems Lab
Biology Department of Universitat Pompeu Fabra, Barcelone Espagne .
• Key words: modeling, simulation, evolutionary robotics and artificial life, cognitive science, biology, technology history
• Website looks esoteric!
Complex Systems laboratory
Electrical Engineering Department of Eastern Macedonia & Thrace Institute of Technology, Kavala, Greece .
• We are an interdisciplinary team exploring the management of complex systems, using both mathematical models and experimental approaches.
• Key words: nanomaterials, dynamic systems, chaos, neural networks, critical phenomena, non-lin prop of semiconductors, time series, complex IA, soci-political complex systems, complexity in economy
Autres labos ...
Ce ne sont pas les seuls !
  • Complex Systems Lab
    • plus biologie, bioinformatique
    • Center for Computational Biology, Indraprastha Institute of Information Technology Delhi (IIIT-Delhi), India.
  • Centers for Disease Control and Prevention | US gov.
    • Test complexity, pour essais cliniques
  • UAH - Complex Systems Integration Laboratory | US
  • PNNL - Control of Complex Systems Initiative | US
  • Complex System Informatics Laboratory | US
  • NASA, ...
  • MIT IDSS
  • EPFL - Physics of Complex Systems Laboratory | Suisse
      • matériaux amorphes, matière vivante, deep learning

Laboratoires et équipes estampillés systèmes complexes

Nationaux
Laboratoire Matière et Systèmes Complexes
CNRS - Université Paris Diderot .
• Équipes : Bio-fluidique, Dynamique des Systèmes Hors Équilibre, Physique du Vivant, Théorie des Systèmes Complexes, Dynamique et Organisation de la Matière Molle
• Thèmes : biomimétisme, l’élaboration de matériaux intelligents et les applications microfluidiques
• Exemples : essaims animaux, migration cellulaire, les systèmes moléculaires organisés, les mousses bidimensionnelles, la phyllotaxie (~fractale dans les fleurs), la turbulence d’ondes, la morphogenèse des dunes...
Laboratoire IBISC (Informatique, BioInformatique, Systèmes Complexes EA 4526)
Université d’Évry Paris-Saclay .
• Thèmes : informatique, automatique, cobotique, bioinformatique, algorithmique
• Équipes :

XSYS Institut d'études des systèmes complexes de Toulouse .

• Regroupement de 20 labos + entreprises du bassin Toulousain.
• Très diversifié.

Jeff Jonhson
"Le développement de l’informatique et des technologies numériques à la fin des années 90 et leur diffusion à grande échelle a rapidement permis d’envisager un accès renouvelé des scientifiques au domaine « fermé » des systèmes complexes. Puissance de calcul, capacité de stockage, automatisation des processus, interopérabilité des données, autorisent la création et le traitement de bases de données volumineuses, variées et dynamiques, ainsi que la description puis la mise en place de modèles et de simulations de systèmes « complexes ». Aujourd’hui les études portent sur les systèmes physiques, biologiques et sociaux et touchent des domaines aussi divers que ceux des nouveaux réseaux sociaux de l’internet, de la biologie des systèmes et de la biologie computationelle, de l’intelligence collective ou de la logistique, pour ne citer que quelques exemples."
Encore un autre :
Laboratoire d'ergonomie des systèmes complexes. Bordeaux
• santé publique, épidémiologie

Ingénierie et systèmes complexes

Par quelques rapides exemples
MIT Gear Lab
Global Engineering and Research Lab .
The Global Engineering and Research (GEAR) Lab focuses on the marriage of mechanical design theory and user-centered product design to create simple, elegant technological solutions for use in highly constrained environments. Our technologies are aimed at making a positive impact on the world and elucidating novel scientific/engineering knowledge.
• collaboration avec autorités locals, grosses entreprises nationnales, tourné vers l'entreprenariat • "reverse engineering" de solutions existantes imparfaites avec un fort besoin sociétal / marché réel • Mots clefs: modélisation transdisciplinaire, approche système, optimisation, économie.
• Projets
• Deux exemples marquants :
‣‣ désalinisation optimisation économique
‣‣ optimisation paramétrique d'un arroseur goutte à goutte
Robotique flexible | tenségrité
L'hypothèse permettant de découpler les DDL n'est plus valable...
Comment le contrôler ? Bio-inspiré.
Répartir un grand nombre de contrôleurs simples (réseaux de neurones).

syst. 20"48 41"48, chat 6"40
distribuer le contrôle, répartir la difficulté et objectifs, ANN

Projet recherche AGPR

Si j'avais encore 3h ...

Michigan University → openMDAO
MIT @me → Robotic intelligent experiments
Fluid mechanics ↔ chaos ↔ analysis tools
Emergence | Artificial life
Meta-models | Design by optimization

Conclusion / discussion

  • pluridisciplinarité
    • déjà de plus en plus présente
    • encouragée
    • transdisciplinarité reste marginale
  • Systèmes complexes
    • transdisciplinaire
    • pas nouveau en sciences sociales
    • il existe des laboratoires dédiés (communication ésotérique)
    • l'évolution attendue de la recherche disciplinaire !?

Réunion SETE

Au-delà de nos disciplines, du multi- et trans-disciplinaire vers les systèmes complexes

Gurvan JODIN - 2020-04-24