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Comprendre l'approche

Introduction à la systémique

Le XXe siècle aura connu un important changement de méthode : l'apparition du paradigme systémique, venant compléter le paradigme analytique. Ou comment l'on est passé de la métaphore fondationnelle du bâtiment à la métaphore organisationnelle du réseau.

1re partie : les fondateurs

1. La théorie générale des systèmes (Bertalanffy)

Biologiste de formation, savant au savoir encyclopédique, von Bertalanffy s'intéresse tôt à la conception de l'organisme comme système ouvert. Il participe à l'émergence de la théorie « holiste » de la vie et de la nature. Sa théorie de la biologie est à la base de sa théorie générale des systèmes. C'est dans ce cadre que le scientifique est amené à explorer les divers champs d'application de sa théorie (psychologie, sociologie ou histoire) comme autant de niveaux d'organisation. Le paradigme systémique conçoit à la fois la matière et l'esprit comme les éléments indissociables d'un processus évolutif qui se développe de façon non-linéaire dans un système complexe. Par « théorie générale des systèmes », il ne faut donc pas entendre une théorie particulière (comme la théorie des nombres complexes), mais un modèle pouvant s'illustrer dans diverses branches du savoir (comme la théorie de l'évolution).

Il y a en fait trois niveaux d'analyse à distinguer :

  • La science des systèmes, consistant à la fois dans une étude des systèmes particuliers dans les différentes sciences et une théorie générale des systèmes comme ensemble de principes s'appliquant à tous les systèmes. L'idée essentielle est que l'identification et l'analyse des éléments ne suffisent pas pour comprendre une totalité (comme un organisme ou une société) ; il faut encore étudier leurs relations. Bertalanffy s'est attaché à mettre en lumière les correspondances et les isomorphismes des systèmes en général : c'est tout l'objet d'une théorie générale des systèmes.
  • La technologie des systèmes, concernant à la fois les propriétés des matériels et les principes de développement des logiciels. Les problèmes techniques, notamment dans l'organisation et la gestion des phénomènes sociaux globaux (pollutions écologiques, réformes de l'éducation, régulations monétaires et économiques, relations internationales), constituent des problèmes incluant un grand nombre de variables en interrelation. Des théories « globales » comme la théorie cybernétique, la théorie de l'information, la théorie des jeux et de la décision, la théorie des circuits et des files d'attente en sont des illustrations. De telles théories ne sont pas « fermées », spécifiques, mais au contraire interdisciplinaires.
  • La philosophie des systèmes, promouvant le nouveau paradigme systémique, à côté du paradigme analytique et mécaniste de la science classique. La systémique constitue, selon les propres termes de Bertalanffy, « une nouvelle philosophie de la nature », opposée aux lois aveugles du mécanisme, au profit d'une vision du « monde comme une grande organisation ». Une telle philosophie doit soigneusement distinguer systèmes réels (une galaxie, un chien, une cellule), qui existent indépendamment de l'observateur, systèmes conceptuels (théories logiques, mathématiques), qui sont des constructions symboliques, et systèmes abstraits (les théories expérimentales), sous-classe particulière des systèmes conceptuels qui correspondent à la réalité. Cette ontologie des systèmes ouvre sur une épistémologie, réfléchissant sur le statut de l'être connaissant, le rapport observateur/observé, les limites du réductionnisme. L'horizon ultime est alors de comprendre la culture comme un système de valeurs dans lequel l'évolution humaine est enchâssée.

2. Le structuralisme

La notion centrale est la structure, étudiée à la fois en linguistique, en anthropologie et en psychologie :

  • En linguistique : De Saussure s'inspire de l'analyse économique et introduit le couple conceptuel signifiant/signifié. Ses travaux sont repris par le danois Hjelmslev et l'américain Jakobson : Hjelmslev présente le langage comme la double implication de deux structures indépendantes, expression et contenu. Enfin, Noam Chomsky, chercheur au MIT, dégage une grammaire générative, ensemble de règles linguistiques universelles au fondement de toute langue possible. Il ouvre la voie aux sciences cognitives.
  • En anthropologie : Lévi-Strauss pose le primat des structures intellectuelles sur le développement social et adopte un point de vue synchronique, étudiant les sociétés dites primitives à la lumière des structures dégagées, réduisant ainsi le rôle de l'histoire. Il cherche les invariants capables d'expliquer l'équilibre social.
  • En psychologie : c'est la Gestalttheorie de l'école allemande (travaux sur la psychologie de la forme dans le domaine des perceptions) ; puis Piaget, qui s'intéresse au développement de l'intelligence chez l'enfant. L'intelligence est décrite, à travers une série de stades de développement, comme la capacité de construire en permanence des structures, qui s'établissent par autorégulation.

3. La cybernétique

Due au mathématicien américain Norbert Wiener, la cybernétique est la science générale de la régulation et des communications dans les systèmes naturels et artificiels. La tâche du cybernéticien consiste : à reconnaître la structure et l'état interne de la machine ou de l'animal ; à décrire les relations qu'elle entretient avec son environnement ; à prévoir son comportement et son évolution dans le temps.

Pour se représenter le fonctionnement d'une machine ou d'un animal, plusieurs concepts s'avèrent utiles :

  • les affecteurs (ou capteurs), servant à percevoir les modifications de l'environnement ;
  • les effecteurs, moyens d'action sur l'environnement ;
  • la boîte noire, élément structurel dont le fonctionnement interne est ignoré et qui n'est considéré que sous l'aspect de ses entrées et de ses sorties ;
  • les boucles de rétroaction (ou feed-back) : on constate une boucle de rétroaction lorsque la grandeur de sortie d'une boîte noire réagit sur la grandeur d'entrée, selon un processus de bouclage. On n'a plus alors affaire à une simple relation de cause à effet, mais à une causalité non-linéaire, plus complexe, où l'effet rétroagit sur la cause. Il existe deux sortes de feed-back : le feed-back positif (amplificateur) et le feed-back négatif (compensateur).

La cybernétique a permis de faire émerger les bases scientifiques d'une analyse rigoureuse des concepts d'organisation et de commande.

4. La théorie de l'information

La théorie de l'information schématise la communication comme suit : toute information est un message envoyé par un émetteur à un récepteur en fonction d'un code déterminé. Le postulat de Shannon est que, pour théoriser l'information, il est nécessaire de faire abstraction de la signification des messages. C'est le point de vue du théoricien, mais aussi de l'ingénieur : le contenu du message n'a pas d'incidence sur les moyens de le transporter. Seule compte la quantité d'information à transmettre, mesurable selon la théorie de Shannon. L'objectif de celui-ci, ingénieur d'une compagnie américaine de téléphone (Bell), était de minimiser le coût des communications par une utilisation plus efficace des canaux de transmission.

La théorie de l'information de Shannon regroupe les lois mathématiques concernant le transfert de signaux dans des canaux matériels finis. Cette théorie est applicable à la transmission des signaux artificiels aussi bien qu'à la linguistique ou au système nerveux. Le problème de son application aux langues vernaculaires est qu'elle se fait au détriment du sens et du contexte culturel.

2e partie : la notion de système

1. Historique

Le concept moderne de système date des années 1940. Il est dû à l'apport d'au moins cinq personnages : outre Ludwig von Bertalanffy, Norbert Wiener et C. E. Shannon, dont nous venons de parler, il faut aussi évoquer :

  • Mc Culloch : à l'origine neuropsychiatre, il étend ses recherches aux mathématiques et à l'ingénierie. Pionnier de la théorie moderne des automates, il est le premier à comparer le fonctionnement en réseau des composantes d'une machine à celui des neurones dans le cerveau. Il engage des travaux importants sur l'intelligence artificielle et fonde une nouvelle science, la bionique.
  • J. W. Forrester : ingénieur en électronique, il élargit à partir de 1960 le champ d'application de la nouvelle théorie des systèmes à la dynamique industrielle, puis élabore une « dynamique générale des systèmes ».
  • H. Simon : médaille Turing (1975) et prix Nobel d'économie (1978), Herbert Simon a développé une vision de l'organisation, de la cognition et de l'ingénierie largement inspirée de la théorie des systèmes. Refusant la dichotomie entre science pure et science appliquée, son œuvre se situe à l'interface de l'informatique, de l'économie, de la psychologie et de la biologie. Il fut parmi les premiers théoriciens de la rationalité limitée des agents économiques et administratifs. En 1956, Simon a réalisé avec Alan Newell ce qui est généralement considéré comme le premier système informatique d'intelligence artificielle (Logic Theorist, pour la Rand Corporation).

La nouvelle approche des systèmes se développe aux États-Unis pour répondre à des problèmes divers : mise au point d'instruments de guidage des missiles, modélisation du cerveau humain et du comportement, stratégie des grandes entreprises, conception et réalisation des premiers grands ordinateurs.

2. Quatre concepts fondamentaux

Quatre concepts sont fondamentaux pour comprendre ce qu'est un système :

  • L'interaction (ou l'interrelation) renvoie à l'idée d'une causalité non-linéaire. Ce concept est essentiel pour comprendre la coévolution et la symbiose en biologie. Une forme particulière d'interaction est la rétroaction (feed-back), dont l'étude est au centre des travaux de la cybernétique.
  • La totalité (ou la globalité). Si un système est d'abord un ensemble d'éléments, il ne s'y réduit pas : selon la formule consacrée, le tout est plus que la somme de ses parties. Bertalanffy est le premier à l'avoir montré. Cette idée s'éclaire par le phénomène d'émergence : au niveau global apparaissent des propriétés non déductibles des propriétés élémentaires, ce qu'on peut expliquer par un effet de seuil.
  • L'organisation est le concept central pour comprendre ce qu'est un système : l'agencement d'une totalité en fonction de la répartition de ses éléments en niveaux hiérarchiques. Les propriétés d'une totalité dépendent moins de la nature et du nombre d'éléments qu'elle contient que des relations qui s'instaurent entre eux. En s'organisant, une totalité se structure (une structure est donc une totalité organisée). L'organisation recouvre un aspect structurel (comment est construite la totalité) et un aspect fonctionnel (ce que la structure lui permet de faire).
  • La complexité. La complexité d'un système tient au moins à trois facteurs : le degré élevé d'organisation ; l'incertitude de son environnement ; la difficulté, sinon l'impossibilité, d'identifier tous les éléments et de comprendre toutes les relations en jeu. D'où l'idée que les lois permettant de décrire un système ne peuvent être purement déterministes et que son comportement global ne permet qu'une prédictivité réduite.

3. Description d'un système

Sous son aspect structurel, un système comprend quatre composants :

  • les éléments, parties constituantes dont on peut évaluer le nombre et la nature, plus ou moins homogènes ;
  • une limite (ou frontière) qui sépare la totalité des éléments de son environnement ; toujours plus ou moins perméable, elle constitue une interface avec le milieu extérieur (la membrane d'une cellule, la peau du corps, ou une frontière plus floue comme celle d'un groupe social) ;
  • des réseaux de relation : plus les interrelations sont nombreuses, plus le degré d'organisation est élevé et plus grande est la complexité. Les deux principaux types de relations sont les transports et les communications ;
  • des stocks (ou réservoirs) où sont entreposés les matériaux, l'énergie ou l'information.

Sous son aspect fonctionnel :

  • des flux de matériaux, d'énergie ou d'informations, qui empruntent les réseaux de relations et transitent par les stocks, fonctionnant par entrées/sorties avec l'environnement ;
  • des centres de décision qui organisent les réseaux de relations, coordonnent les flux et gèrent les stocks ;
  • des boucles de rétroaction qui informent, à l'entrée des flux, sur leur sortie ;
  • des ajustements, réalisés par les centres de décision en fonction des boucles de rétroaction et des délais de réponse.

Il existe deux sortes de systèmes : les systèmes ouverts et les systèmes fermés. Un système fermé échange uniquement de l'énergie avec son environnement, contrairement à un système ouvert qui échange énergie, matière et information. Cette distinction n'est jamais tranchée : aucun système n'est complètement fermé ni complètement perméable. La notion de système fermé n'est qu'un concept limite, puisque tout système est plus ou moins ouvert.

4. Conservation des systèmes : état constant et homéostasie

La fonction première d'un système est sa propre conservation : rester dans un état constant, orienté vers un optimum. Or les systèmes qui « fonctionnent » sont tous dans un état de déséquilibre thermodynamique, puisqu'ils ne cessent d'échanger de l'énergie avec leur environnement. Ils doivent donc se maintenir dans un état constant, caractérisé par une relative stabilité, au sein même des déséquilibres provoqués par les flux d'entrées et de sorties. Un système ayant épuisé tous les échanges possibles atteint le stade de la « mort thermique » (Boltzmann) ; la loi montrant que tous les systèmes fermés finissent ainsi s'appelle l'entropie.

On trouve un processus particulier dans les systèmes vivants : l'homéostasie (d'homios, le même, et stasis, l'arrêt), capacité d'un système à se maintenir dans un état constant, dans sa forme et ses conditions internes, en dépit des perturbations externes. Le terme est forgé par le physiologiste Walter Cannon dans les années 1920, mais la propriété est découverte dès le milieu du XIXe siècle par Claude Bernard. Les êtres vivants ne reviennent jamais à un état identique : ils évoluent vers un état légèrement différent, qu'ils s'efforcent de rendre aussi proche que possible de leur état initial. La simple régulation cybernétique (comme celle d'un thermostat) diffère ainsi de l'homéostasie, processus complexe et autonome d'autorégulation impliquant un renouvellement des éléments et une réorganisation structurelle.

5. Variété d'un système

La variété d'un système est le nombre de configurations ou d'états qu'il peut revêtir. Cette propriété est nécessaire pour éviter la sclérose. Cela dit, la variété du système ne doit pas excéder ses capacités de contrôle, ce que le cybernéticien R. Ashby a exprimé par la loi dite de la variété requise : « Pour contrôler un système donné, il faut disposer d'un contrôle dont la variété est au moins égale à la variété de ce système. »

6. Typologie des systèmes

Il existe plusieurs typologies. Citons-en deux. La typologie de J. Lesourne (Les systèmes du destin) distingue :

  • les systèmes à états (transformations entrées/sorties, sans régulation interne : un moteur de voiture) ;
  • les systèmes à buts (régulation interne intégrée, capacité d'atteindre des objectifs : une chambre avec thermostat, une fusée à tête chercheuse) ;
  • les systèmes à apprentissage (mémoire, mécanismes de calcul, capacité de décision et d'adaptation par essais et erreurs : c'est à ce niveau que l'auto-organisation devient possible) ;
  • les systèmes à décideurs multiples (plusieurs systèmes à buts s'organisant de manière spontanée ou hiérarchique ; les hiérarchies enchevêtrées forment des sociétés).

La typologie de J.-L. Le Moigne (La théorie du système général) sépare :

  • les systèmes-machines, qui relèvent de la mécanique et de l'ingénierie ;
  • les systèmes vivants (et systèmes artificiels complexes), où apparaissent la mémorisation, des centres de décision et de coordination ;
  • les systèmes humain et social, avec l'apparition de l'intelligence (capacité à traiter des informations symboliques) et de la finalisation (l'intentionnalité), réorganisant tout le système en fonction de fins sélectionnées de manière autonome.

Un type nouveau de système a émergé dans la deuxième moitié du XXe siècle : les systèmes dynamiques, dans le champ des recherches sur le chaos déterministe. La première idée de ce champ est que, derrière l'apparent désordre, se cache un ordre plus complexe que l'ordre visible. La seconde est que cet ordre émerge par auto-organisation.

3e partie : outils et domaines d'application

1. Les deux systémiques

On distingue couramment deux systémiques, en fait deux apports successifs à l'approche systémique :

  • la première systémique (née du structuralisme, de la cybernétique, de la théorie de l'information et de l'analyse des systèmes de Bertalanffy) apparaît dans les années 1950 ; elle est centrée sur les concepts de structure, d'information, de régulation, de totalité et d'organisation. Le concept essentiel y est celui de régulation, défini à travers la notion de boucle de rétroaction ;
  • la deuxième systémique naît dans les années 1970 et 1980 : elle intègre la communication et l'auto-organisation (ou autonomie). À la base du concept d'auto-organisation, on trouve celui de système ouvert : un système qui, à travers ses échanges de matière, d'énergie et d'information, manifeste la capacité de s'auto-organiser. Prigogine l'a montré dans le monde physique avec les structures dissipatives.

2. Les outils systémiques

Le raisonnement analogique permet de rapprocher des domaines différents. Ses principales formes sont la métaphore ; l'isomorphisme (analogie entre deux objets présentant des similitudes structurelles) ; et le modèle (cadre théorique, souvent schématisable, permettant de décrire et de représenter un ensemble de faits). Peu fiable au niveau disciplinaire, l'analogie se révèle féconde au niveau interdisciplinaire.

Les techniques d'aide à la décision viennent de la recherche opérationnelle, qui applique les méthodes scientifiques d'analyse à l'organisation des opérations humaines. Elles fournissent des outils dans trois domaines : la combinatoire (algorithme, programmation linéaire) ; l'aléatoire (probabilités et moyennes) ; la concurrence (théorie mathématique des jeux, née en 1944 avec von Neumann et Morgenstern, distinguant les jeux de coopération pure, de lutte pure et mixtes).

Les représentations graphiques communiquent des ensembles de données qu'il serait fastidieux de présenter de manière linéaire. On en distingue trois sortes : le diagramme (relations entre plusieurs ensembles) ; la carte (représentation en deux dimensions d'un objet en trois dimensions) ; le réseau (relations entre les éléments d'un même ensemble : arbre généalogique, organigramme, réseau routier).

La modélisation systémique désigne la transcription abstraite d'une réalité concrète. Les modèles cybernétiques et informatiques sont aujourd'hui les plus répandus en sciences ; le langage graphique est le langage par excellence de la modélisation systémique.

3. Les domaines d'application

  • les sciences de la nature : sciences de la vie et de la Terre, écologie ;
  • les échanges économiques et l'entreprise : économie, management, bureautique ;
  • la méthode sociologique : typologie des organisations, sciences sociales et politiques ;
  • les recherches sur le comportement humain : sciences cognitives, psychologie, thérapies de groupe, pédagogie ;
  • la stratégie militaire ;
  • les recherches en ingénierie : informatique, automation (robotique), intelligence artificielle et réseaux de communication.

La systémique est ainsi un nouveau paradigme qui regroupe des démarches théoriques, pratiques et méthodologiques ; pose des problèmes concernant les modes d'observation, de représentation, de modélisation et de simulation ; et se donne pour objectif de préciser la notion de système : ses frontières, ses relations internes et externes, ses structures, ses lois ou propriétés émergentes.

Sources

Pour aller plus loin, retrouvez ces ouvrages chez leur éditeur ou en librairie :

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