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Illustration métaphorique de la complexité. Les objets (tuyaux) intègrent de nombreux facteurs (taille, diamètre, situation, interconnexion, robinets...), ce qui rend la compréhension ardue.

La complexité d'un système est une mesure intuitive de son organisation, de sa structure, ou de sa dynamique, la façon dont il "se comporte", "vit" et se transforme dans le temps. C'est une notion utilisée dans de nombreux domaines : philosophie, épistémologie (notamment par Anthony Wilden ou Edgar Morin), physique, biologie (par exemple par Henri Atlan), théorie de l'évolution (par exemple Pierre Teilhard de Chardin), écologie[1], sociologie, ingénierie, informatique ou sciences de l’information. Selon le domaine, la notion de complexité peut être très variable.

Plus généralement, la complexité est une notion centrale, bien que très difficile à définir, de la systémique qui étudie les systèmes, leur dynamique et leurs propriétés en général.

Sommaire

La complexité du point de vue de la théorie de l’informationModifier

Une notion de complexité est définie en Théorie algorithmique de l'information.

Complexité algorithmiqueModifier

La théorie de la complexité des algorithmes étudie formellement la difficulté intrinsèque des problèmes algorithmiques. Elle définit des classes de complexité (ex. : P, NP) pour classer les problèmes algorithmiques.

Complexité de KolmogorovModifier

Article détaillé : Complexité de Kolmogorov.

La théorie de la complexité de Kolmogorov définit la complexité d’un objet fini par la taille du plus petit programme informatique (au sens théorique) qui permet de produire cet objet. Ainsi, un texte compressible a une faible complexité et contient peu d’informations. C’est d’ailleurs pourquoi les utilitaires de compression généralistes ne peuvent pas comprimer des fichiers totalement aléatoires (opération « par nature » impossible), mais uniquement des fichiers dont on sait à l’avance qu’ils comportent une certaine redondance qui se traduit par des corrélations.

Autres complexitésModifier

La complexité du point de vue de la physiqueModifier

Intuitivement, un système est complexe lorsque beaucoup de ramifications le composent (donc il n'est pas forcément compliqué, puisqu'en le décomposant il peut être simple à comprendre). Deux critères permettent de caractériser plus finement cette notion : le nombre et l’indépendance des parties.

La complexité en biologieModifier

 
La Marche du Progrès, scénario d'inspiration lamarckienne, illustre le redressement graduel du corps correspondant à une complexification de la tâche locomotrice et une bipédie de plus en plus humaine. Ce scénario obsolète est désormais infirmé par de nombreuses données archéologiques[2], la bipédie pouvant être considérée comme une exaptation contenue dans le répertoire locomoteur des grands singes arboricoles[3].

« La plus lourde tare imposée par la culture occidentale à l'évolutionnisme est la doctrine du progrès. »

— Stephen Jay Gould[4].

La conception occidentale de la complexité qui émerge par étape chez les systèmes vivants et mène au progrès est une illusion liée en grande partie à une vision très anthropocentrée du monde vivant, qui s’accompagne de biais épistémiques tels que le macrobiocentrisme (ignorance du monde microbien au profit des macro-organismes) et l’essentialisme (modèle des plans d'organisation idéaux)[5]. Cette conception, imprégnée de la chaîne des êtres d'Aristote, est transposée dans un contexte évolutionniste au XIXe siècle, et est aujourd'hui encore prégnante[6].

Selon cette conception occidentale, deux grands principes semblent intervenir de manière répétitive : la « juxtaposition » d’entités identiques, puis leur « intégration » dans des entités plus complexes, dont elles constituent alors des parties (concept épistémologique de Georges Chapouthier)[7].

La systématique phylogénétique a réfuté cette conception occidentale en remettant sur le devant de la scène l'idée d'une évolution en mosaïque : un organisme n'est pas le reflet d'un plan idéel, mais une mosaïque unique de caractères qui est le fruit de la contingence de son histoire évolutive[5]. La complexité et le progrès sont des notions subjectives qui n'ont rien à voir avec l'évolution biologique : « l'histoire de la vie raconte un chemin discontinu, mêlant innovations et pertes – un chemin erratique et souvent réversible »[8].

Une étude formelle de la complexité biologiqueModifier

Toutefois, dans son livre "The Logic of Chance[9]", Eugene Koonin consacre un chapitre entier à l'origine de la complexité biologique. Il considère que « l'augmentation de la complexité est […] une tendance évolutive majeure » et que « l'émergence et l'évolution de la complexité aux niveaux du génotype et du phénotype […] (représentent) un problème central, si ce n'est le problème central en biologie » (italique dans le texte original). Plus précisément, il se demande pourquoi l'évolution n'en est pas restée au niveau des procaryotes autotrophes les plus simples, et a en fait mené à l'émergence de procaryotes complexes et, surtout, et de façon beaucoup plus frappante, des eucaryotes, avec leur génome gigantesque et régulé de façon très élaborée, de nombreux types cellulaires ; et « même capables de développer des théories mathématiques de l'évolution ».

Dans la vision standard de l'évolution, une telle complexité serait apparue uniquement par le jeu de processus stochastiques, mais Koonin considère que cette affirmation, si elle est "raisonnable", n'en demeure pas moins "trop générale" pour être satisfaisante.

Koonin développe alors une théorie de l'évolution génomique non-adaptative, dans laquelle l'évolution du génome n'est pas une adaptation, mais s'expliquerait grâce à une augmentation de l'entropie suite à une sélection purifiante faible (weak purifying selection) et à une dérive génétique forte, en relation avec "des goulots d'étranglement de population" (population bottlenecks). Cette augmentation de l'entropie serait une "maladaptation" initialement impossible à surmonter – si ce n'est par l'adaptation fonctionnelle ultérieure de séquences à l'origine neutres, permettant aux organismes vivants de survivre à l'expansion de leur propre génome, d'où une diminution de l'entropie, variable selon les lignées.

Le nombre et l’indépendance des partiesModifier

Un système complexe est composé d’un grand nombre de parties. Avec ce seul critère, tous les systèmes matériels seraient complexes sauf les particules, les atomes, les petits ions et les petites molécules. Mais un système peut avoir un grand nombre de parties sans avoir un mouvement très compliqué, si toutes les parties bougent de la même façon par exemple. Le critère de l’indépendance des parties est destiné à exclure ces cas. Mais il est difficile à définir précisément.

Tant qu’on considère un solide comme un corps parfaitement rigide, ses parties ne sont pas indépendantes les unes des autres. Quelques nombres, quelques variables d’état suffisent pour caractériser complètement l’état de mouvement du solide : position du centre d'inertie, vitesse de translation, vitesse de rotation. Le mouvement de chacune des parties est complètement déterminé par ces nombres. En revanche, si on étudie les vibrations du solide, les mouvements peuvent être beaucoup plus compliqués, parce que chaque partie peut avoir un mouvement différent des autres. Il en va de même pour un fluide. Pour décrire ces mouvements il faut beaucoup plus de variables d’état, un nombre infini en théorie. Dire ici que les parties sont indépendantes, ce n’est pas dire qu’elles n’interagissent pas avec les autres mais seulement que la connaissance de l’état d’une partie ne fournit pas ou peu d’informations sur l’état des autres parties.

Il y a une part de subjectivité et d'ambiguïté dans l’appréciation de l’indépendance des parties : un système mal connu peut sembler tout aussi bien complexe, car inexplicable, que très simple, en se contentant d'explications superficielles.

Complexité des organisations socialesModifier

Une entreprise, une administration, ... sont des systèmes sociaux complexes dans la mesure où se regroupent des valeurs différentes, des systèmes de pensées, des objectifs, des référentiels... différents dans lesquels les relations inter-personnelles, les techniques, les pratiques managériales sont imbriquées au profit d'un objectif métier, à vocation économique ou non. Dans toute organisation humaine, l'ordre est nécessaire, sous toute forme possible, pour faire co-habiter des systèmes de pensée individuels dans une organisation cohérente, et ce dans le temps. Sans ordre (objectifs collectifs ou individuels, notations, ressources humaines, ambiance, hiérarchie, intrapreneuriat, etc.) le système social ne tiendrait pas (entropie sociale), et passerait du simple, vers le compliqué, puis le complexe et parfois dans le chaos, irréversible.

Quelques balises pour étudier la complexitéModifier

Les systèmes simples sont des objets d’études privilégiés. Ce sont des systèmes que l’on peut caractériser lors d’une expérience et les résultats sont reproductibles. Cet intérêt de la simplicité explique en partie pourquoi on trouve dans tous les livres et les laboratoires de physique les mêmes géométries simples (cercle, sphère, cylindre...).

On peut dire qu’en première approximation « les systèmes complexes sont tous les systèmes : la complexité est la règle, la simplicité l’exception. »

Appréhender la complexité concerne plusieurs domaines de connaissances, et rendre compte de la complexité du monde semble un objectif valide pour les chercheurs. Edgar Morin, sociologue et philosophe, propose dans « Introduction à la complexité » une approche de la complexité. On peut noter la capacité qu'a la complexité de remettre tout en question. Elle est l'entremêlement de plusieurs paramètres qui s'influencent les uns les autres. Or on a souvent isolé des définitions sans les mettre en relation les unes les autres ce qui a ralenti le processus de compréhension de la complexité des systèmes étudiés.

La théorie générale des systèmes est parfois appelée systémique.

Complication et complexitéModifier

La redondance n'est pas la répétition à l'identique, mais le déploiement d'une multitude de versions différentes d'un même schéma ou motif (en anglais pattern).

Alors, il est possible de modéliser la complexité en termes de redondance fonctionnelle, comme le restaurant chinois où plusieurs fonctions sont effectuées en un même endroit d'une structure.

Pour la complication, le modèle serait la redondance structurelle d'une usine où une même fonction est exécutée en plusieurs endroits différents d'une structure.

1 - La redondance structurelle désigne des structures différentes pour exécuter une même fonction, comme le double circuit de freinage d'une voiture automobile ou plusieurs ateliers différents ou usines différentes pour fabriquer une même pièce ou un même engin. La redondance structurelle caractérise la « complication ». La redondance structurelle s'illustre avec le double circuit de freinage pour plus de sécurité dans des véhicules automobiles modernes et avec les multiples circuits de commande électrique, hydraulique et pneumatique des engins de guerre pour les ramener au bercail avec leur équipage après des dégâts du combat.

2 - La redondance fonctionnelle est celle de la multiplicité de fonctions différentes exécutées en un point d'une structure, comme un atelier d'artisan qui exécute différentes opérations sur différents matériaux. La redondance fonctionnelle caractérise la « complexité » et condition de l'auto-organisation chez Henri Atlan. C'est la « variété » chez le neuropsychiatre Ross W. Ashby passé à la cybernétique.

La complication est de l’ordre de la redondance structurelle d’une configuration avec (cum) beaucoup de plis (latin : plico, are, atum : plier). La complication, multiplication, duplication et réplication sont de la même série des plis et plissements. C'est la multiplicité des circuits de commande pour effectuer une même fonction.

La complexité est une configuration avec (cum) un nœud (plexus) d’entrelacements d’enchevêtrements. Alors, la complexité est de l’ordre de la redondance fonctionnelle, comme un restaurant qui présente un menu de 40 plats différents. Une machine à bois combinée d'artisan qui scie, rabote, perce, et tutti quanti est représentative de cette complexité, comme une perceuse électrique d'amateur avec une multiplicité d'accessoires pour différentes fonctions.

Complexité du Réel, Complexité du VirtuelModifier

Dans le monde réel, une partie de la complexité provient de l'irrationalité des acteurs (et de leurs décisions) ainsi que de la multitude d'impacts dès que l'on considère un système ouvert. Dans le monde virtuel, des difficultés spécifiques apparaissent : l'identification des entités virtuelles, leurs définitions, leurs rôles, les règles que les humains leur appliquent, les processus d'authentification... Des critères de régulation s'appliquent sur les univers cibles et sur les manipulateurs / concepteurs.

Notes et référencesModifier

  1. Fisher J, Lindenmayer DB, Fazey I (2004) Appreciating ecological complexity: Habitat contours as a conceptual landscape model. Conserv Biol 18:1245–1253.
  2. La bipédie repose en fait sur une simplification des structures.
  3. Pascal Picq, Lucy et l’obscurantisme, Odile Jacob, , p. 185.
  4. (en) Stephen Jay Gould, The structure of evolutionary theory, Harvard University Press, , p. 588.
  5. a et b Guillaume Lecointre, Corinne Fortin, Marie-Laure Le Louarn Bonnet, Guide critique de l'évolution, Humensis, , p. 87.
  6. Marc-André Selosse, Bernard Godelle, « L'évolution mène toujours au progrès », La Recherche, no 412,‎ , p. 70.
  7. Laurent Cherlonneix, Jean-Claude Ameisen, Nouvelle représentation de la vie en biologie et philosophie du vivant, De Boeck Superieur, , p. 313.
  8. Marc-André Selosse, Bernard Godelle, « L'évolution mène toujours au progrès », La Recherche,‎ octobre 2007numéro=412, p. 71.
  9. Koonin, Eugene V., The logic of chance : the nature and origin of biological evolution, Pearson Education, (ISBN 9780132542494, 0132542498 et 0133381064, OCLC 711043216, lire en ligne)

Voir aussiModifier

 
Cockpit d'un Concorde. De nombreux indicateurs peuvent rendre l'utilisation complexe.

Liens externesModifier

VidéosModifier