Présentation scientifique

Ce projet de recherche porte sur l’analyse et la modélisation des interactions dans le champ interdisciplinaire des sciences humaines et sociales, des mathématiques, de l’informatique, de la linguistique, de l’automatique, de la robotique et du traitement du signal au sein de l’Institut Thématique Pluridisciplinaire Modélisation, Systèmes, Langages de l’Université d’Orléans.

L’étude des interactions constitue pour nous une problématique commune que chaque discipline aborde à l’aide de sa propre grille théorique et méthodologique. Cependant, il ne s'agira pas de juxtaposer des approches, ni de jouer sur une homonymie.

L’objectif de ce projet est donc de rechercher une fertilisation croisée en confrontant ces grilles théoriques et ces outils méthodologiques et d’engendrer une approche originale et innovante des interactions dans un cadre interdisciplinaire unifié.

Dans le langage courant, une interaction est « l'action ou l'influence réciproque qui peut s'établir entre deux objets ou plus ». Elle est toujours suivie d'un ou plusieurs effets. Dans les sciences expérimentales, physique, chimie, géologie et biologie, une interaction « a pour effet de produire une modification de l'état des objets en interaction, comme les particules, atomes ou molécules ». Dans les sciences sociales, Edgar Morin définit les interactions comme « des actions réciproques modifiant le comportement ou la nature des éléments, corps, objets, phénomènes en présence ou en influence » (1). Notons la nature synthétique et interdisciplinaire de cette définition qui peut dès lors s’appliquer à toutes les disciplines scientifiques et en particulier aux sciences humaines et sociales. En effet, le comportement est alors conçu comme le résultat émergeant d’un processus d’auto-organisation, résultant de l’interaction des éléments constitutifs d’un système complexe (2). La complexité se trouvant à tous les niveaux de la nature et du quotidien, une vision non complexe, unidimensionnelle et monodisciplinaire peut donc paraître relativement insatisfaisante (3) et tout autant une approche qui se fonderait sur la simplexité (4).

En effet nous interagissons tous les uns avec les autres au niveau individuel, nous sommes à la fois émetteur et récepteur d’information. Ce projet est lui-même un vecteur d’interactions entre l’auteur et le lecteur. Le principal vecteur de transmission de l’information est bien entendu le langage dans sa définition la plus large comme ensemble de signes (cognitifs, vocaux, gestuels, graphiques, tactiles, olfactifs, etc.) doté d'une sémantique, et le plus souvent d'une syntaxe, lorsqu’il est partagé par les individus. Ce concept inclut également plus généralement l’ensemble des langages informatiques utilisés par les ordinateurs nous permettant de communiquer sur internet. Les interactions entre machines peuvent sous certaines conditions faciliter les interactions entre êtres humains (réseaux sociaux) (5). Les interactions entre les êtres humains et les machines sont encore une autre forme d’interactions à étudier. Notons toutefois que des barrières à la diffusion de l’information et à la communication, que l’on appellera des frictions, apparaissent dès lors que le langage n’est pas partagé entre êtres humains, entre machines et finalement entre être humains et machines.

A une autre échelle, les villes, les régions ou les pays interagissent également au niveau local ou global et tissent un ensemble de réseaux interconnectés qui jouent un rôle primordial dans la diffusion des innovations, de la R&D et du progrès technologique, sources de développement et de croissance économiques.

Cependant, ces interactions créatrices d’interdépendances et d’hétérogénéité complexifient notablement l’analyse des phénomènes, en particulier dans les sciences humaines et sociales. Le traitement de cette complexité nécessite alors l’appel à des méthodologies permettant de simplifier le réel à l’aide de modèles, pour mettre en évidence des régularités ou des lois au prix de certaines hypothèses, parfois contraignantes ou réductrices et qui semblent peu réalistes, que les relations s’établissent entre des éléments ou que les éléments soient le produit des relations.

C’est ainsi que, par exemple, en sciences économiques, les interactions ont traditionnellement été négligées aussi bien d’un point de vue théorique qu’empirique au prix d’une simplification excessive confiant au marché le pouvoir de centraliser et par là même de « résoudre » le système d’interactions, sous les hypothèses d’information parfaite, rationalité et homogénéité des intervenants (cf. figure (a)) (6).

Même si cette approche a le mérite d’établir un cadre de référence théorique, ces limites sont vite atteintes dans un monde où les interactions entre individus ne cessent de croître avec l’explosion des nouvelles technologies de l’information et de la communication sans pour autant faire totalement disparaître les barrières linguistiques, sociologiques (7), culturelles, socio-économiques, géographiques (8), institutionnelles, juridiques (9). Ces barrières sont à l’origine de frictions dans les schémas d’interactions (cf. figure (c)) et l’on est loin du schéma d’interactions sans friction (cf. figure (b)) permettant la diffusion sans entrave de l’information.

On peut noter, qu’en sciences économiques, par exemple, ces interactions sont aussi à l’origine d’externalités positives produites par l’agglomération géographique des individus dans les centres urbains ou des entreprises dans les pôles de compétitivité en leur permettant d’accéder à des réseaux plus vastes d’échange de biens et d’information. Ces externalités positives engendrent une force d’attraction que viennent contrebalancer des externalités négatives liés à la congestion, la dégradation de l’environnement, la pollution et aux coûts afférents. Un équilibre, parfois précaire, émerge de cette confrontation. Dans toutes les disciplines, se pose la question de la morphogénèse et de l’émergence des relations.

L’objectif de ce projet est donc d’apporter une contribution à l’analyse des interactions et à leur modélisation dans les systèmes complexes. Une des questions fondamentales qui fera l’objet d’approfondissements porte sur la mise en évidence des canaux de transmission des interactions mais aussi des frictions potentielles dans un cadre interdisciplinaire. La linguistique apportera certainement un éclairage pertinent sur cet aspect. La problématique de la mesure des interactions, mais aussi de l’interdépendance et de l’hétérogénéité qu’elles engendrent sera évidemment un point clé à développer. Les outils méthodologiques qu’il faudra mobiliser dans le cadre de la confrontation de la théorie à une représentation de la réalité basée sur les données sont fondamentalement ceux utilisés en mathématiques, mécanique statistique, systèmes dynamiques statistiques, probabilité, économétrie, combinatoire et algorithmique des graphes, arbres aléatoires, processus de branchement, extraction de connaissance, apprentissage supervisé et non supervisé, apprentissage relationnel, automates cellulaires, percolation/dissémination d’information etc.

Par exemple, l’économétrie et la statistique spatiales où les interactions sont traditionnellement analysées dans l’espace géographique pourront être mobilisées. L’extraction de connaissances à partir des données géo-localisées disponibles dans les systèmes d’information géographique (SIG) pourra également être utilement mis à contribution dans une démarche empirique. Des méthodes de simulation de l’impact des politiques économiques dans un environnement caractérisé par des interactions pourront, être développées mettant en évidence la portée opérationnelle du projet.