Cybernétique

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Le terme cybernétique fut formalisé en 1947 par le mathématicien Norbert Wiener pour désigner « la science des analogies maîtrisées entre organismes et machines »Jean-Pierre Dupuy, Aux origines des sciences cognitives, La Découverte, 1994, p. 42 . Ce mouvement fut dès son origine largement interdisciplinaire et eut une influence considérable sur des domaines aussi variés que les sciences cognitives, l'intelligence artificielle, la modélisation économique
Cybernétique

Le terme cybernétique fut formalisé en 1947 par le mathématicien Norbert Wiener pour désigner « la science des analogies maîtrisées entre organismes et machines »Jean-Pierre Dupuy, Aux origines des sciences cognitives, La Découverte, 1994, p. 42 . Ce mouvement fut dès son origine largement interdisciplinaire et eut une influence considérable sur des domaines aussi variés que les sciences cognitives, l'intelligence artificielle, la modélisation économique, l'épistémologie constructiviste ou l'École de Palo-Alto. Aujourd'hui, on définit la cybernétique comme « la science constituée par l'ensemble des théories sur les processus de commande et de communication et leur régulation chez l'être vivant, dans les machines et dans les systèmes sociologiques et économiques ».

Histoire du mouvement cybernétique

Précurseurs

Platon utilisait kubernêtikê (grec, Κυβερνητική) pour désigner le pilotage d’un navire. Les mots gouverne, gouvernail et gouvernement ou gouverneur partagent cette racine avec le mot cybernétique. Avant d'être théorisés, certains principes de ce qui sera la cybernétique sont déjà mis en pratique en ingénierie. Par exemple au pour les machines à vapeur avec le servomoteur de Joseph Farcot qui fut créé pour le gouvernail des navires. Dans son Essai sur la philosophie des sciences ou Exposition analytique d'une classification naturelle de toutes les connaissances humaines de 1834, André-Marie Ampère parle de cybernétique pour l'art de gouverner les hommes.. Il s'agit ici d'une utilisation politique de la même base étymologique, dont Norbert Wiener déclarera ne pas avoir eu connaissance lorsqu'il a utilisé le terme cybernétique pour la première fois en 1947. En 1950 dans Cybernétique et Société, Wiener déclare La thermodynamique, souvent citée en référence par Wiener, est probablement la science préexistante qui s'y apparente le plus à la cybernétique. La physiologie lui a également apporté de nombreux éléments, notamment le principe d'homéostasie mis en place par Walter Cannon. Fille du structuralisme, la pénétration de la pensée atomiste dans le domaine des sciences va contribuer aux progrès de schématisation (réduction) de la diversité du monde à la combinatoire d'éléments simples, plus faciles à appréhender par les systèmes informatiques. La cybernétique est aussi une suite de la phénoménologie, dans ce sens qu'elle ausculte les phénomènes pour en saisir l'autonomie et la particularité, notamment par la forme pour ensuite passer à un autre type d'analyse : modélisation, mécanique, ...

Le premier mouvement cybernétique

La première cybernétique s'établit dans le cadre des conférences Macy qui réunissent entre 1942 et 1953 un groupe interdisciplinaire de mathématiciens, logiciens, anthropologues, psychologues et économistes qui s'étaient donné pour objectif d'édifier une science générale du fonctionnement de l'esprit. Parmi les participants les plus illustres, on trouve le neurophysiologiste Arturo Rosenblueth, les mathématiciens John von Neumann et Norbert Wiener, l'ingénieur Julian Bigelow le neurophysiologiste Warren McCulloch, le logicien Walter Pitts, le psychanalyste Lawrence Kubie et les anthropologues Gregory Bateson et Margaret Mead. Ce qui rapproche les différents participants est leur intérêt commun pour les mécanismes de causalité circulaire (notamment le concept de feedback) qu'ils étudient dans leurs disciplines respectives. Suite à la première conférence de 1942, sont publiés en 1943 les deux articles fondateurs de la cybernétique: « Behavior, Purpose and Teleology » dans lequel Arturo Rosenblueth, Norbert Wiener et Julian Bigelow étudient les modèles d'organisation sous-jacents aux comportements finalisés et « A Logical Calculus of Ideas Immanent in Nervous Activity » dans lequel Warren McCulloch et Walter Pitts étudient les modèles d'organisation sous-jacents à la perception. Norbert Wiener définit la cybernétique en 1947 ainsi que dans l'ouvrage du même nom paru en 1948, Cybernetics, or Control and Communication in the Animal and the Machine, comme une science qui étudie exclusivement les communications et leurs régulations dans les systèmes naturels et artificiels. Parallèlement à ces avancées anglo-saxonnes, un pôle de développement s'est situé en France. Dès 1938, la thèse de Louis Couffignal L'analyse mécanique, application aux machines à calculer et à la mécanique céleste, et plus tard son étude des systèmes nerveux avec Louis Lapicque, dénotent un développement en parallèle des principes de la future cybernétique. Le principal lien est fait en 1947 lorsque Wiener est invité à un congrès d'analyse harmonique à Nancy, organisé par Szolem Mandelbrojt, l'oncle du célèbre mathématicien Benoît Mandelbrot. C'est pendant ce séjour qu'on lui propose d'écrire une caractérisation unifiée de cette partie des mathématiques appliquées. Il décida à son retour d'introduire le néologisme Cybernétique dans sa théorisation scientifique, qui devient le point central du Ratio Club. William Grey Walter, le premier à construire une machine autonome pour étudier les comportements animaux, fut également un cybernéticien Portés par les participants du mouvement cybernétique, devenus pour la plupart des auteurs majeurs dans leur discipline, les concepts de la cybernétique se diffusèrent rapidement. La cybernétique marque le moment d'une rupture épistémologique majeure qui a profondément influencé tous les domaines de la science et ses retombées sont innombrables. Wiener popularisa les implications sociales de la cybernétique, en figurant l'analogie entre les systèmes automatiques et les institutions humaines dans son best-seller Cybernétique et société sous-titré De l'usage humain des êtres humains.

Le deuxième mouvement cybernétique

Dans son livre Semantic Information Processing publié en 1969, Marvin Minsky présente la première cybernétique comme un tronc commun qui se serait divisé en trois branches: la "simulation cognitive" à la Newell et Herbert Simon; l'intelligence artificielle et la seconde cybernétique ou théorie des systèmes auto-organisateurs. Alors que la première cybernétique étudie comment les systèmes maintiennent l’homéostasie (morphostase) par des mécanismes d'auto-régulation, la « deuxième cybernétique » du psychiatre William Ross Ashby et des biologistes Humberto Maturana et Francisco Varela étudie comment les systèmes évoluent et créent des nouvelles structures (morphogenèse). Ashby parle d'auto-organisation, Varela d'autopoïèse. Cette étude les systèmes loin de leur point d’équilibre se rapproche des travaux sur les structures dissipatives du prix nobel de chimie Ilya Prigogine. Au lieu de se demander comment se maintient un certain équillibre, on observe comment un nouvel équillibre peut émerger d'une situation de déséquillibre. Prigogine a montré que contrairement à ce que l’on croyait, dans certaines conditions, en s’éloignant de son point d’équilibre, le système ne va pas vers sa mort ou son éclatement mais vers la création d’un nouvel ordre, d’un nouvel état d’équilibre. Les situations extrêmes recèlent la possibilité de créer une nouvelle structure. On voit ici la possibilité de recréer du vivant, de l’organisé là ou il n’y avait plus que du chaos. Dans la cybernétique de deuxième ordre, qui prend forme avec Heinz von Foerster à partir de 1950-1953 avec les dernières conférences Macy, l’observateur s’inclut lui-même dans le système observé. Comme le rappelle von Foerster, . En ce sens, cette conception de la cybernétique est une composante importante de l'épistémologie constructiviste. Cette cybernétique de deuxième ordre vise à l'élaboration d'une méthode de description « universelle » commune aux différents champs de la science. Foerster précise que

Cybernétique et systémique

exemple de représentation de l'évolution de la stabilité d'un système Au delà des querelles d'école entre la cybernétique et la systémique issue des travaux de Ludwig von Bertalanffy, on peut, à la suite de Gregory Bateson, considérer ces deux mouvements de pensée comme faisant partie d'un ensemble d'idées relativement unifié. Ainsi, avec l'assimilation des théories cybernétiques par la systémique, on a été amené à comprendre les mécanismes d'autorégulation des systèmes comme des processus de feedback négatif visant à empêcher une déviation. Les systèmes cybernétiques visent à maintenir un état stable viable d'interaction au sein d'environnements changeants via un processus stochastique d'essais et erreurs.

Définitions

Un logo de la cybernétique Différentes acceptions du mot cybernétique se chevauchent, suivant la période, le cadre scientifique, ou le point de vue où l'on se place :
- Dans l'expression de Norbert Wiener on étudie exclusivement les échanges d'information. (car c'est ce qui dirige les logiques des éléments communicants d'où le mot cybernétique).
- Dans son évolution qui engendrera la systémique, on réintègre les caractéristiques des composantes du système, et on reconsidère les échanges d'énergie et de matière indépendamment des échanges d'information.
- Dans son champs d'application, la cybernétique peut signifier le moyen d'organiser les échanges pour les rendre efficaces, et poussée à l'extrême le moyens de contôler plus efficacement. La neurobiologie (recherche sur le fonctionnement des structures cérébrales) a construit des modèles ayant pour référentiel le cerveau de l'homme et a utilisé le mot cybernétique bien avant qu'il ne soit employé par l'industrie informatique, cette dernière cherchant à reproduire dans les ordinateurs certains processus cérébraux humains.

La cybernétique comme science de l'information

La cybernétique désigne d'abord un moyen de connaissance, qui étudie l'information au sens de la physique, dans la définition qu'en donne Norbert Wiener : De même que l'entropie est une mesure de désorganisation, l'information fournie par une série de messages est une mesure d'organisationNorbert Wiener, Cybernétique et société. Dans cette acception première, la cybernétique est une approche phénoménologique qui étudie l'information, sa structure et sa fonction dans les interactions systémiques. Ce qui peut être traduit par la science générale de la régulation et des communications dans les systèmes naturels et artificiels. William Ross Ashby exemple de représentation du feed-back (ou rétroaction) La cybernétique se situe comme une approche indépendante de la nature des éléments qu'elle étudie (William Ross Ashby). La cybernétique décrite par Norbert Wiener est un moyen d'expliquer et de comprendre tous les mécanismes rencontrés avec quelques briques logiques simples :
- La boîte noire : un élément émetteur ou récepteur dont on ne soucie pas de savoir comment il fonctionne, mais ce qu'il envoie ou reçoit.
- L'émetteur, qui agit sur l'environnement, donc envoie de l'information, sorte de porte de sortie.
- Le récepteur, qui en intègre depuis l'environnement, donc capte les informations, comme une porte d'entrée de la boîte noire.
- Le flux d'information : ce qui est transmis, donc envoyé et effectivement reçu, autrement dit l'information efficace.
- La rétroaction (feedback) : C'est l'information en retour de l'état. Ce feedback est mis en évidence par cette approche car il est indispensable pour concevoir une logique fonctionnelle. On voit donc apparaître des boucles de rétroaction ou mécanismes circulaires ou plus simplement des systèmes. Si ces systèmes sont mis en évidence par cette cybernétique (parfois dite du premier ordre), il ne le sont que par voie de conséquence d'une étude strictement limitée aux échanges d'information et à l'évolution de ces échanges dans le temps.

Exemple de la Théorie de la complexité des systèmes et loi de la variété indispensable

La loi de la variété indispensable : un principe qui montre que la régulation au sens strict d'un système réclame un système de contrôle dont la complexité doit être égale ou supérieure à celle du système à gérer. La notion de système s'applique à tout processus, qu'il soit physique, économique ou social. Ainsi par exemple, une entreprise ou même chacune des parties qui la compose (division, service, atelier, ...) peuvent être considéré comme un système. On peut modéliser la complexité d'un système par la variété des états différents que ce système est succeptible de prendre. Lorsque l'on fusionne plusieurs systèmes, leurs variétés (ou complexités) ne s'additionnent pas, elles se multiplient entre elles. Le contrôle d'un système consiste à lui associer un autre système dont le rôle sera de maintenir aussi faible que possible, la variété des résultats (ou objectifs). Par exemple, le système à étudier étant une voiture, le système de contrôle sera son conducteur. L'objectif est alors de maintenir quasi-constant l'écart entre le véhicule et le bord de la route, tout au long du parcours. On constate alors que la variéité des résultats ou objectifs (V0)ne peut être moindre que : V0 = V/VC = Variété du système à gérer / Variété du système de contrôle La variété des résultats étant minimum, elle ne peut diminuer que si la variété du système de contrôle croit. Cette loi est la loi de la variété indispensable qui établit que seule la variété du système de contrôle peut réduire celle qui résulte du processus à controler, que seule la complexité peut détruire la complexité.

La cybernétique assimilée à son application technique

Le mot cybernétique est parfois interprété comme une méthode, qui passe par la science en question mais qui la lie à l'utilisation qui en est faite. On trouve ainsi le mot cybernétique expression du moyen de contrôle, rejoignant ainsi la définition d'Ampère. Par exemple, Louis Couffignal, participant du premier mouvement cybernétique, la définira ainsi (en 1953 ou 1956 selon les sources): La cybernétique est l'art de rendre l'action efficace

Principes

Principe général et applications

Représentation de la thermorégulation chez les mammifères On voit alors des tentatives de définition unifiant ces différentes approches : La cybernétique se situe comme une approche indépendante de la nature des éléments qu'elle étudie (Ross Ashby). Elle a pour objet principal l'étude des interactions entre "systèmes gouvernants" (ou systèmes de contrôle) et "systèmes gouvernés" (ou systèmes opérationnels), régis par des processus de feed-back ou rétroaction. D'où le terme "cybernétique" qui provient du mot grec "kubernesis", et qui signifie au sens figuré l'action de diriger, de gouverner. (Utilisé déjà par Ampère dans le sens de la "science du gouvernement"). La cybernétique peut être définie comme la science des systèmes autorégulés. Elle ne s'intéresse pas aux composantes, mais à leurs interactions, seul est pris en compte leur comportement global.

Le cas des sciences sociales

Une branche de l'école de pensée cybernétique, que l'on peut lier à l'école de Palo-Alto, s'est formée principalement sous l'impulsion de Gregory Bateson. Ce dernier organisait des conférences en parallèle des conférences Macy pour faire passer ce courant de pensée dans les sciences sociales, de l'anthropologie à la psychanalyse. C'est une référence en matière de thérapie familiale par exemple, et beaucoup de définitions actuelles de la cybernétique y sont rattachées. L'existence de science dites sociales indique le refus de permettre aux autres sciensce de l'être sociales. (von Foerster)von Foerster, 1974, p.28 ... et de permettre aux sciences sociales de d'être physique (Edgar Morin)Edgar Morin, La Méthode (tome I, la nature de la nature p.11); qui complète la citation précedente La cybernétique a mis en évidence que n'importe quel organisme est constitué d'un ensemble plus ou moins grand d'organes, appartenant à un nombre très limité de types (fonctions élémentaires) combinés en un certain ordre pouvant être traduit par des règles d'"assemblage" ou de "disjonction". Une organisation (ou "organisme" de nature quelconque) est, le plus souvent, décrite en termes de structure (ce qu’elle est) et parfois comme une fonction (ce qu’elle fait), mais rarement en termes de correspondance (évolution adaptative). La description d'une organisation en termes de correspondance, d'adaptation et d'adéquation aux conditions du contexte et de l'environnement, révèle l'"explication cybernétique" qui, dans la terminologie de Bateson Gregory Bateson, 1980, pp. 155-167, est d'un type logique différent de celui de l'explication causale : il ne s'agit plus de savoir "pourquoi quelque chose s'est produit" mais de savoir quelles contraintes ont fait que "n'importe quoi ne se soit pas produit". L'un des membres du mouvement cybernétique, Bateson, fait une description de la démarche cybernétique : En termes cybernétiques, on dit que le cours des événements est soumis à des restrictions, et on suppose que, celles-ci mises à part, les voies du changement n'obéiraient qu'au seul principe de l'égalité des probabilités. En fait, les "restrictions" sur lesquelles se fonde l'explication cybernétique peuvent être considérées, dans tous les cas, comme autant de facteurs qui déterminent l'inégalité des probabilités... Idéalement — et c'est bien ce qui se passe dans la plupart des cas — dans toute séquence ou ensemble de séquences, l'événement qui se produit est uniquement déterminé en termes d'une explication cybernétique. Un grand nombre de restrictions différentes peuvent se combiner pour aboutir à cette détermination unique. Dans le cas du puzzle, par exemple, le choix d'une pièce pour combler un vide est "restreint" par de nombreux facteurs : sa forme doit être adaptée à celle des pièces voisines et, en certains cas, également à celle des frontières du puzzle ; sa couleur doit correspondre à celles des morceaux environnants... Du point de vue de celui qui essaie de résoudre le puzzle, ce sont là des indices, autrement dit des sources d'information qui le guideront dans son choix. Du point de vue de la cybernétique, il s'agit de restrictions. De même, pour la cybernétique, un mot dans une phrase, une lettre à l'intérieur d'un mot, l'anatomie d'un quelconque élément d'un organisme, le rôle d'une espèce dans un écosystème, ou encore le comportement d'un individu dans sa famille, tout cela est à expliquer (négativement) par l'analyse des restrictionsBateson, 1980, pp. 155-156 . La description d'une organisation n'est donc adéquate que si l'on inclut une description des contraintes exercées par le contexte et l'environnement sur ses possibilités d'action (comportement, fonction et processus), d'agencement (structure) et de devenir (évolution). Il est de même du comportement conçu comme un "construit organisé d'activités", de la cellule jusqu'à la machine et aux institutions, en passant par l'animal et l'homme, la Société.
- Dans l'explication causale, dite "positive" (où, par exemple, une boule de billard "B" se déplace parce qu'elle est heurtée par une boule "A" sous tel ou tel angle et à telle vitesse), la trajectoire ou le comportement de la boule "B" est considéré entièrement prédictible à partir des conditions initiales.
- Dans l'explication cybernétique, dite "négative", l'examen des restrictions ou contraintes du système montre que n'importe quoi ne peut se produire et que seule une "réponse appropriée" à ces contraintes peut survivre, se développer et se reproduire. À partir de l'explication cybernétique se déploient les principes de l'équifinalité et de multifinalité qui sont très loin du précepte "déterministe" ou peut-être plus exactement "causaliste" de René Descartes de la relation directe linéaire (proportionnalité de l'effet à la cause et antécédence : la cause précède l'effet). Le comportement d’une fourmi devient intelligible en regard des contraintes topographiques du parcours et des contraintes du ravitaillement à rapporter dans un processus stochastique du hasard des rencontres et de la nécessité de ramener la nourriture. L' "équifinalité", formulée par Ludwig von Bertalanffy, désigne un même état final qui peut être atteint à partir de différents états initiaux, à travers différentes voies et avec différents moyens. En d'autres termes, des mêmes effets peuvent avoir des causes différentes. C’est une sorte de suite convergente. (Ludwig von Bertalanffy, 1968, p. 132, "General System Theory. Foundations, Development, Applications.", George Braziller, New York.). La "multifinalité" dans la théorie des contextes d’Anthony Wilden, en termes de causes et d'effets, énonce que des mêmes causes peuvent produire des effets différents en une sorte de suite divergente. On peut, alors, résoudre l'énigme d'un singe qui manipule au hasard les touches d'un clavier d'ordinateur et qui écrit un texte digne d'un grand auteur.

La cybernétique comme moyen de contrôle

Le mot cybernétique est souvent utilisé en laissant de côté le principe scientifique d'accès à la connaissance, et il est confondu avec ce qu'il étudie c'est à dire, le moyen de contrôle. Cette science (ou ce mouvement scientifique) en fonction de ses domaines d'applications peut être définie comme un moyen de rendre une action plus efficace (comme le fait Louis Couffignal). Il existe des méthodes d'application aux systèmes sociaux, qui se sont surtout développées dans les pays anglo-saxons. Parmi les théoriciens on peut citer Karl E. Weick ou Peter Checkland. Il y a parfois aussi un sous-entendu de contrôle de la personne humaine au sens de manipulation, et parfois même le sous-entendu d'utilisation par l'État pour la manipulation des masses. C'est donc également un terme polémique qui sous cet angle n'a plus grand chose à voir avec son origine scientifique. On peut supposer que le titre de l'ouvrage de Norbert Wiener de 1950 Cybernetics and Society, The Human Use of Human Beings (cybernétique et société, l'usage humain de l'être humain) n'est pas étranger à cette vision.

Développements ultérieurs et champs d'influence

Ne sont cités ici que les développements directement consécutifs au mouvement cybernétique:
- Intelligence artificielle - web: internet
- Systémique
- Épistémologie constructiviste
- Sciences humaines: psychologie (École de Palo-Alto), psychanalyse (notamment Jacques Lacan), management, économie
- Ingénierie
- Histoire du cerveau

Cybernétique et science fiction

La cybernétique fut à l'origine de la dénomination du personnage du cyborg en science fiction. Cyborg est la contraction de l'anglais « cybernetic organism » (organisme cybernétique). Les concepts émergeant de la cybernétique sont largement représentés en science fiction à travers l'œuvre d'Isaac Asimov (avec les robots ou la psychohistoire). Cette empreinte reste toujours présente dans l'image du mot cybernétique dans le langage courant, liée a celle du préfixe "cyber" que l'on retrouve dans cyber-espace par exemple.

Voir aussi

Références

Bibliographie

- Norbert Wiener, Arturo Rosenblueth et Julian Bigelow, « Behavior, purpose and teleology » , 1943
- Warren McCulloch et Walter Pitts, « A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity » , Bulletin of Mathematical Biophysics, University of Chicago Press, 1943
- John von Neumann et Oskar Morgenstern, Theory of games and economic behavior, 1944
- Norbert Wiener, Cybernetics. Or Control and Communication in the Animal and the Machine, Paris, Hermann et Cie et Cambridge (Mass.), The MIT Press, 1948
- Heinz von Foerster, Margaret Mead et Hans Lukas Teuber, Cybernetics: Transactions of the Sixth Conference, Josiah Macy, Jr. Foundation, New York, 1949
- Heinz von Foerster, Margaret Mead et Hans Lukas Teuber, Cybernetics: Transactions of the Seventh Conference, Josiah Macy, Jr. Foundation, New York, 1950
- Norbert Wiener, Cybernetics and Society, the Human Use of Human Beings, 1950
- Heinz von Foerster, Margaret Mead et Hans Lukas Teuber, Cybernetics: Transactions of the Eighth Conference, Josiah Macy, Jr. Foundation, New York, 1952
- Heinz von Foerster, Margaret Mead et Hans Lukas Teuber, Cybernetics: Transactions of the Ninth Conference, Josiah Macy, Jr. Foundation, New York, 1953
- Heinz von Foerster, Margaret Mead et Hans Lukas Teuber, Cybernetics: Transactions of the Tenth Conference, Josiah Macy, Jr. Foundation, New York, 1955
-Louis Couffignal, Essai d’une définition générale de la cybernétique, The First International Congress on Cybernetics, Namur, BelgiQUE, June 26-29, 1956, Gauthier-Villars, Paris, 1958, pp. 46-54.
- William Ross Ashby, Introduction to Cybernetics, Chapman & Hall, 1956,
- Claus Pias, Cybernetics - Kybernetik The Macy-Conferences 1946-1953 (2 volumes)
-Aurel David, La cybernétique et l'humain, 1965, Collection idées, Gallimard (préface de Louis Couffignal)
- Ludwig von Bertalanffy, 1968, General System Theory : Foundations, Development, Applications
- Marvin Minsky, Semantic Information Processing, 1969
- Heinz von Foerster, Observing systems, 1981
- Steve Heims, The cybernetics group, MIT Press, 1991
-Jean-Jacques Wittezaele et Teresa Garcia, À la recherche de l'École de Palo-Alto, Seuil, Paris, 1992,
-Jean-Pierre Dupuy, Aux origines des sciences cognitives, La découverte, 1994
- Ernst von Glasersfeld, « A cybernetician before cybernetics », 1995
- Ernst von Glasersfeld, « Cybernetics and the art of living », 1996
- Ernst von Glasersfeld, « Reflections on Cybernetics », 2000
-Céline Lafontaine, L'empire cybernétique : Des machines à penser à la pensée machine, Seuil, Paris, 2004 ===
Sujets connexes
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