<HTML> <HEAD>   <TITLE> Equipe SMAC : Theme emergence</TITLE>   <LINK Rel="StyleSheet" Type="text/css" HRef="StylesSmac.css">    <META Name="DESCRIPTION" Content="Equipe Systemes Multi-Agents Cooperatifs - Institut de Recherche en Informatique de Toulouse - Le theme de l'emergence">   <META Name="KEYWORDS" Content="AMAS, systmes multi-agents, SMA, agent, cooperatif, adaptatif, mergence, auto-organisation, multi-agent systems, cooperation, adaptive, emergence " >   <META NAME="GEOGRAPHY" Content="Toulouse, Rgion Midi-Pyrnes, France, 31062">   <META NAME="site-languages" Content="French English">  </HEAD>  <BODY BgColor="#FFFFFF" Text="#000000" Link="#000080" VLink="#008080"       MarginHeight="0" TopMargin=0 MarginWidth="0" LeftMargin=0>   <A Name="HautPage">  <SPAN Class="Centre"> <A HRef="http://www.irit.fr/ACTIVITES/EQ_SMI/SMAC/home.html" Target="_top">  <IMG Src="IMAGES/TitreEmergence.gif" Width="100%" Alt="Accueil du site SMAC" Border=0> </A>  <P Class="Centre"> <SPAN Class="PlusGros"> &laquo; Le tout est plus que la somme de ses parties &raquo; </SPAN> </SPAN>  <P Class="A_Droite"> <A HRef="Emergence.html">  <IMG Class="a_droite" Src="IMAGES/BoutonDrapeauUkUsa.gif" Width=25 Border=0 Alt="English version, not translated yet"> </A>    <!-- Pour faire respecter les styles definis dans la feuille css --> <TABLE Border=0 CellSpacing=0 CellSpadding=0 Width="97%" Align="Center"> <TR> <TD>  <P Class="justifie"> Le concept d'&eacute;mergence est la base philosophique sur laquelle reposent les  travaux de notre &eacute;quipe. Il fait ainsi partie du coeur m&ecirc;me de la  <A HRef="TheorieAmas.html">th&eacute;orie des AMAS</A>.  Voyons donc en quoi consiste ce ph&eacute;nom&egrave;ne. <P Class="Centre">  <!-- Table menu -->  <SPAN Class="Centre"> <TABLE Border=0 CellSpacing=3 CellPadding=2 Align="Center">  <TR BgColor="#FFFF00">    <TD><A HRef="#Point1">Quelques exemples pour commencer </A></TD>   </TR>  <TR BgColor="#00FFFF">   <TD><A HRef="#Point2">Notre &eacute;quipe et l'&eacute;mergence</A></TD>  </TR>  <TR BgColor="#00FF00">   <TD><A HRef="#Point3">Historique : de tous temps, les Hommes... </A></TD>  </TR>  <TR BgColor="#00FFFF">   <TD><A HRef="#Point4">D&eacute;finition : ce que nous apprend la litt&eacute;rature </A></TD>  </TR>  <TR BgColor="#FFFF00">   <TD><A HRef="#Point5">Notre d&eacute;finition de l'&eacute;mergence </A></TD>  </TR> </TABLE> </SPAN>  <A Name="Point1"> <H1 Class="a_gauche">1. Quelques exemples pour commencer</H1> <P> Pour introduire l'&eacute;mergence, on peut citer quelques exemples de  ph&eacute;nom&egrave;nes qui sont admis pour &ecirc;tre &eacute;mergents : les constructions et comportements des  <A HRef="http://www.archipress.org/ts/deneubourg.htm" Target="_blank"> insectes sociaux</A> (fourmis, termites, ...), les ph&eacute;nom&egrave;nes sociaux  (embouteillages, applaudissements, ...), les ph&eacute;nom&egrave;nes &eacute;conomiques,  la circulation de l'information sur Internet, les automates cellulaires (comme le jeu  de la Vie), ... <P> Nous ne nous proposons pas de d&eacute;cortiquer et d'expliquer ces exemples. Ils  servent juste &agrave; imaginer ce que pourrait bien &ecirc;tre cette notion  d'&eacute;mergence et &agrave; &ecirc;tre confront&eacute; avec les sections suivantes,  plus particuli&egrave;rement la section  <A HRef="#Point4">"D&eacute;finition"</A> o&ugrave; nous abordons les caract&eacute;ristiques  des ph&eacute;nom&egrave;nes &eacute;mergents.  <P Class="A_droite"> <A HRef="#HautPage"> <IMG class="a_droite" Src="IMAGES/FlecheHaut.gif" Alt="Retour haut page" Border=0 Width="20"> </A>  <A Name="Point2"> <H1 Class="a_gauche">2. Notre &eacute;quipe et l'&eacute;mergence</H1> <P> Depuis pr&egrave;s de quinze ans, tout un champ de recherche s'est peu &agrave; peu  cr&eacute;&eacute; autour de l'&eacute;mergence afin d'en exploiter les  caract&eacute;ristiques, si particuli&egrave;res, au sein de syst&egrave;mes  informatiques. "<I>Emergent Computation</I>" [<A HRef="#Forrest90">Forrest, 90</A>]  est le terme employ&eacute; en g&eacute;n&eacute;ral pour d&eacute;signer cet axe dans  lequel se situent nos travaux. <P> Pourquoi avoir choisi d'explorer l'&eacute;mergence ? Nous pensons que l'informatique  b&eacute;n&eacute;ficierait de l'utilisation du ph&eacute;nom&egrave;ne  d'&eacute;mergence et m&ecirc;me que cette utilisation pourrait bien &ecirc;tre  indispensable dans certains domaines. <P> En effet, nous construisons des syst&egrave;mes artificiels de plus en plus complexes  et leur r&eacute;alisation demande de plus en plus de moyens. Souvent, le  r&eacute;sultat final est seulement approximatif quant au fonctionnement souhait&eacute;  et une attention humaine continue est n&eacute;cessaire pour r&eacute;parer les erreurs  et d&eacute;velopper le syst&egrave;me. De plus, de nombreux domaines sont, de par leur  nature m&ecirc;me, difficiles &agrave; traiter : probl&egrave;mes fortement dynamiques,  r&eacute;partis, nombreuses entit&eacute;s en interaction, ... <P> D'ailleurs IBM a r&eacute;cemment d&eacute;cid&eacute; de s'investir massivement dans  un axe de recherche qu'ils appellent "<A HRef="http://www.research.ibm.com/autonomic/" Target="_blank">autonomic computing"</A> pour r&eacute;pondre &agrave; ces  probl&egrave;mes. <P> En partant du constat que lorsqu'on se borne &agrave; faire de "petits" syst&egrave;mes  assez simples, nous sommes particuli&egrave;rement efficaces, et qu'en mettant ces  "petits" syst&egrave;mes en interaction, on peut obtenir de "gros" syst&egrave;mes avec  des comportements tr&egrave;s int&eacute;ressants, nous nous proposons d'utiliser cette  id&eacute;e dans la r&eacute;alisation de syst&egrave;mes artificiels de toutes sortes.  Concr&egrave;tement, nous utilisons des syst&egrave;mes multi-agents adaptatifs  <!-- Lien a placer vers notre definition --> fonctionnant d'apr&egrave;s le principe de  la <A HRef="TheorieAmas.html">th&eacute;orie des AMAS</A> et le but est de  r&eacute;aliser des syst&egrave;mes adaptatifs pouvant r&eacute;pondre &agrave; des  contraintes de dynamicit&eacute; et de complexit&eacute;. <P> Mais revenons-en &agrave; l'&eacute;mergence. Pour pouvoir utiliser quelque chose, il  faut tout d'abord bien le conna&icirc;tre. Les deux sections suivantes  ("<A HRef="#Point3">Historique</A>" et "<A HRef="#Point4">D&eacute;finition</A>") font  une exploration plus formelle de la notion d'&eacute;mergence.  <P Class="A_droite"> <A HRef="#HautPage"> <IMG class="a_droite" Src="IMAGES/FlecheHaut.gif" Alt="Retour haut page" Border=0 Width="20"> </A>  <A Name="Point3"> <H1>3. Historique : de tous temps, les Hommes... </H1>  <H2>La Gr&egrave;ce Antique : les premi&egrave;res r&eacute;flexions</H2> <P> Comme le r&eacute;sument Ali et Zimmer dans "The question concerning Emergence"  [<A HRef="#Ali97">Ali 97</A>], l'origine de l'&eacute;mergence pourrait bien &ecirc;tre  le postulat datant de la Gr&egrave;ce antique : "<I>le tout est plus que la somme de  ses parties</I>". On retrouve des traces du concept d'&eacute;mergence et  d'auto-organisation dans des &eacute;crits de Thal&egrave;s et Anaximandre. On se sert  alors de cette notion pour expliquer certains ph&eacute;nom&egrave;nes que l'on  n'arrive pas &agrave; d&eacute;composer.  <H2>Le proto-&eacute;mergentisme : la bo&icirc;te noire</H2> <P> Cependant, il faut attendre le milieu du XIX<SUP>e</SUP> si&egrave;cle pour voir  appara&icirc;tre un mouvement de pens&eacute;e autour du concept de  l'&eacute;mergence. Ce mouvement sera plus tard appel&eacute;  <B>proto-&eacute;mergentisme</B> et se poursuivra jusque dans les ann&eacute;es 30. Ses d&eacute;buts sont surtout caract&eacute;ris&eacute;s par la distinction que fait  G. H. Lewes entre r&eacute;sultant et &eacute;mergent. Ce philosophe anglais dont  les travaux sont bas&eacute;s sur ceux de J. S. Mill, explique en 1875 que pour le  r&eacute;sultant la s&eacute;quence d'&eacute;tapes qui produisent un  ph&eacute;nom&egrave;ne est tra&ccedil;able, alors que pour l'&eacute;mergent nous ne  pouvons pas tracer les &eacute;tapes du processus. Ainsi, nous ne pouvons pas voir  dans le produit le mode d'op&eacute;ration de chaque facteur. L'&eacute;mergence ne  peut pas &ecirc;tre r&eacute;duite ni &agrave; la somme ni &agrave; la  diff&eacute;rence des forces co-op&eacute;rantes. Les proto-&eacute;mergentistes cherchaient surtout &agrave; d&eacute;finir  l'&eacute;mergence afin de reconna&icirc;tre un ph&eacute;nom&egrave;ne  &eacute;mergent et le diff&eacute;rencier de ph&eacute;nom&egrave;nes explicables  gr&acirc;ce &agrave; d'autres th&eacute;ories ou mod&egrave;les. Ainsi, le processus  d'&eacute;mergence est vu comme une bo&icirc;te noire. On ne peut discerner que les  entr&eacute;es de plus bas niveaux et les sorties de plus hauts niveaux. On ne sait  pas comment les entr&eacute;es sont transform&eacute;es et reli&eacute;es aux sorties.  <H2>Le n&eacute;o-&eacute;mergentisme : l'exploration</H2> <P> Mais ce n'est que dans la deuxi&egrave;me moiti&eacute; du XX<SUP>e</SUP>  si&egrave;cle que la science s'est dot&eacute;e de moyens permettant d'explorer cette  bo&icirc;te noire. On peut appeler la recherche r&eacute;cente sur l'&eacute;mergence  le <B>n&eacute;o-&eacute;mergentisme</B>. Elle est li&eacute;e &agrave; la  th&eacute;orie de la complexit&eacute; actuelle et prend ses racines dans diverses  approches comme la dynamique des syst&egrave;mes en physique, en math&eacute;matiques  et en informatique. Nous pouvons maintenant ouvrir la bo&icirc;te noire gr&acirc;ce  aux d&eacute;couvertes de constructions math&eacute;matiques pertinentes et de  nouvelles m&eacute;thodes de recherche ainsi que gr&acirc;ce &agrave; la puissance des  ordinateurs actuels. <P Class="Centre"> <BR Class="Centre">&nbsp; <SPAN Class="Centre"> <A HRef="IMAGES/ProtoEmergentisme.gif">   <IMG Src="IMAGES/ProtoEmergentisme.gif" Width=600 Border=0 Alt="Cliquez pour agrandir"> </A> <BR Class="Centre">&nbsp; Proto-&eacute;mergentisme: l'&eacute;mergence est consid&eacute;r&eacute;e comme une bo&icirc;te noire. <BR Class="Centre"> N&eacute;o-&eacute;mergentisme : nous essayons de comprendre et de manipuler l'&eacute;mergence.  </SPAN>  <P Class="A_droite"> <A HRef="#HautPage"> <IMG class="a_droite" Src="IMAGES/FlecheHaut.gif" Alt="Retour haut page" Border=0 Width="20"> </A>  <A Name="Point4"> <H1>4. D&eacute;finition : ce que nous apprend la litt&eacute;rature</H2> <H2>Identification d'un ph&eacute;nom&egrave;ne &eacute;mergent</H2> <P> Mais qu'est-ce qui nous permet de juger du caract&egrave;re &eacute;mergent d'un ph&eacute;nom&egrave;ne ?  <P> En creusant dans la litt&eacute;rature nous pouvons synth&eacute;tiser les  propri&eacute;t&eacute;s inter-reli&eacute;es, communes qui permettent d'identifier le  ph&eacute;nom&egrave;ne comme &eacute;mergent : <UL> <LI>l'observation d'un ph&eacute;nom&egrave;ne ostensible (qui s'impose &agrave;  l'observateur) au niveau global ou macro, </LI> <LI>la nouveaut&eacute; radicale du ph&eacute;nom&egrave;ne (il n'est pas  observ&eacute; au niveau micro et n'est pas pr&eacute;visible),</LI> <LI>la coh&eacute;rence et la corr&eacute;lation du ph&eacute;nom&egrave;ne (il a une identit&eacute; propre mais li&eacute;e fortement aux parties qui le produisent),</LI> <LI>l'observation d'une dynamique particuli&egrave;re (le ph&eacute;nom&egrave;ne n'est  pas pr&eacute;donn&eacute;, il y a "auto-maintien" du ph&eacute;nom&egrave;ne).</LI> </UL>  <H2>Caract&eacute;ristiques de l'&eacute;mergence</H2> <P> Plut&ocirc;t que de pr&eacute;tendre donner une d&eacute;finition exacte et exhaustive  de l'&eacute;mergence, nous donnons, &agrave; partir de d&eacute;finitions  tir&eacute;es de la litt&eacute;rature, les particularit&eacute;s qui nous semblent  fondamentales pour cerner de fa&ccedil;on pr&eacute;cise la notion d'&eacute;mergence.  <H3>Nouveaut&eacute;</H3> <P> "D'une part, l'&eacute;mergence pr&eacute;suppose qu'il y a <B>apparition de  nouveaut&eacute;</B> - propri&eacute;t&eacute;s, structures, formes ou fonctions - et  d'autre part, elle implique qu'il est <B>impossible de d&eacute;crire, d'expliquer ou  de pr&eacute;dire</B> ces nouveaux ph&eacute;nom&egrave;nes en termes physiques &agrave;  partir des conditions de base d&eacute;finies aux niveaux inf&eacute;rieurs"  [<A HRef="#VanDeVijver97">Van de Vijver, 97</A>]. <P> "Th&eacute;orie selon laquelle la combinaison d'unit&eacute;s d'un certain ordre  r&eacute;alise une entit&eacute; d'ordre sup&eacute;rieur dont les <B> propri&eacute;t&eacute;s sont enti&egrave;rement nouvelles</B>"  (Lewes, 1874) [<A HRef="#Grumbach97">Grumbach, 97</A>].  <H3>Auto-organisation</H3> <P> "L'&eacute;mergence fait r&eacute;f&eacute;rence &agrave; l'apparition durant le  processus d'<B>auto-organisation </B>dans un syst&egrave;me complexe de structures ou  de sch&eacute;mas ("patterns") ou de propri&eacute;t&eacute;s nouvelles et  coh&eacute;rentes" [<A HRef="#Goldstein99">Goldstein, 99</A>].  <H3>Irr&eacute;ductibilit&eacute;</H3> <P> "Churchland d&eacute;finit l'&eacute;mergence en termes d'<B> irr&eacute;ductibilit&eacute;</B> des propri&eacute;t&eacute;s associ&eacute;es  &agrave; une th&eacute;orie de haut niveau &agrave; des propri&eacute;t&eacute;s  associ&eacute;es &agrave; des composants dans une th&eacute;orie de plus bas niveau"  [<A HRef="#Ali97">Ali, 97</A>].  <H3>Interd&eacute;pendance des niveaux</H3> <P> "Des structures et/ou des fonctions apparaissent &agrave; un <B>niveau macroscopique</B>  sans que la seule observation des propri&eacute;t&eacute;s des constituants permette de  les pr&eacute;dire" [<A HRef="#Atlan00">Atlan, 00</A>]. <P> Langton (1989) d&eacute;finit l'&eacute;mergence en termes de relation de feedback  entre les niveaux dans un syst&egrave;me dynamique. Les <B>micro-dynamiques</B>  locales causent les <B>macro-dynamiques</B> et les <B>macro-dynamiques globales  contraignent les locales </B>.  <P Class="A_droite"> <A HRef="#HautPage"> <IMG class="a_droite" Src="IMAGES/FlecheHaut.gif" Alt="Retour haut page" Border=0 Width="20"> </A>  <A Name="Point5"> <H1>5. Notre d&eacute;finition de l'&eacute;mergence</H2> <P> Comme on a pu le voir dans la section <A HRef="#Point4">pr&eacute;c&eacute;dente</A>, le ph&eacute;nom&egrave;ne d'&eacute;mergence est tr&egrave;s vaste et touche de  nombreux domaines. De plus, malgr&eacute; l'effort de recherche men&eacute;,  l'&eacute;mergence reste un ph&eacute;nom&egrave;ne peu connu et on pourrait m&ecirc;me  dire un peu myst&eacute;rieux. Nous n'allons donc pas donner une d&eacute;finition qui  se voudrait universelle et absolue, mais juste une d&eacute;finition "utilitaire", sur  laquelle nous nous basons pour nos travaux et donc avec une coloration fortement  informatique.  <H2>Objet</H2> <P> Un syst&egrave;me informatique a pour finalit&eacute; de r&eacute;aliser une  fonction ad&eacute;quate &agrave; ce que l'on attend du syst&egrave;me. C'est cette  fonction, pouvant &eacute;voluer au cours du temps, que nous voulons faire  &eacute;merger.  <H2>Condition</H2> <P> Cette fonction est &eacute;mergente si le codage du syst&egrave;me ne d&eacute;pend  aucunement de la connaissance de cette fonction. Ce codage doit contenir des  m&eacute;canismes permettant l'adaptation du syst&egrave;me au cours de ses  &eacute;changes avec l'environnement afin de tendre &agrave; tout instant vers la  fonction ad&eacute;quate.  <H2>M&eacute;thode</H2> <P> Dans la <A HRef="TheorieAmas.html">th&eacute;orie des AMAS</A>, pour changer la  fonction il suffit de changer l'organisation des composants du syst&egrave;me. Ces  m&eacute;canismes sont sp&eacute;cifi&eacute;s par des r&egrave;gles r&eacute;gissant  l'auto-organisation entre les composants et ne d&eacute;pendant pas de la connaissance  de la fonction collective.  <P Class="A_droite"> <A HRef="#HautPage"> <IMG class="a_droite" Src="IMAGES/FlecheHaut.gif" Alt="Retour haut page" Border=0 Width="20"> </A>  <H1>6. R&eacute;f&eacute;rences bibliographiques</H1> <P> Voir aussi la page <A HRef="Bibliographie.html#Emergence">Bibliographie</A>. <P> <A Name="Ali97"> <UL class="justifie"> <LI> [Ali 97] - S.M. ALI & R.M. ZIMMER - <A HRef="http://mcs.open.ac.uk/sma78/casys97.html" Target="_blank"> <I>The question concerning emergence</I> </A> - in CASYS'97, Abstract Book, First International Conference on Computing Anticipatory S ystems, CHAOS asbl, 1997 </LI> </UL>  <A Name="Atlan00"> <UL class="justifie"> <LI> [Atlan 00] - Henri ATLAN - <I>La finalit&eacute;</I> - Hors-s&eacute;rie Science&amp;Avenir, 2000. </LI> </UL>  <A Name="Forrest90"> <UL class="justifie"> <LI> [Forrest 90] - Stephanie FORREST - <I>Emergent computation : self-organizing, collective, and cooperative phenomena in natural and artificial computing networks </I>- Proceedings of the ninth annual CLNS conference, 1990. </LI> </UL>  <A Name="Goldstein99"> <UL class="justifie"> <LI> [Goldstein 99] - J. GOLDSTEIN - <I>Emergence as a Construct : History and issues</I> - Emergence Volume1, Issue1, pp49-71, 1999 </LI> </UL>  <A Name="Grumbach97"> <UL class="justifie"> <LI> [Grumbach 97] - A. GRUMBACH - <I>A propos d'&eacute;mergence. Emergence... ou ... explication</I> - Intellectica Emergence and explanation, 1997/2 n25, ISSN n0984-0028 185-194, 1997. </LI> </UL>  <A Name="VanDeVijver97"> <UL class="justifie"> <LI> [Van de Vijver 97] - G. VAN De VIJVER - <I>Emergence et explication</I> - Intellectica : Emergence and explanation, 1997/2 n25, ISSN n0984-0028 185-194, 1997. </LI> </UL>   <P Class="A_droite"> <A HRef="#HautPage"> <IMG class="a_droite" Src="IMAGES/FlecheHaut.gif" Alt="Retour haut page" Border=0 Width="20"> </A>   <!-- Fin table pour les styles --> </TD> </TR> </TABLE>  </BODY> </HTML> 
