Résolution de problèmes par émergence








télécharger 0.83 Mb.
titreRésolution de problèmes par émergence
page2/31
date de publication01.07.2017
taille0.83 Mb.
typeSolution
ar.21-bal.com > documents > Solution
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   31

Introduction : Problématique et Programmation Émergente

    1. Problématique


Depuis sa naissance dans les années cinquante, l’informatique est essentiellement basée sur des théories formelles issues des Mathématiques ou de la Logique. Si le développement de logiciels à partir de ce type d’approche a permis le succès actuel de l'informatique, nombre de personnes s’interrogent sur son devenir et sa pertinence pour pouvoir résoudre les problèmes informatiques auxquels cette discipline va devoir faire face dans les prochaines années.

Aussi, de nouvelles approches, techniques et théories, doivent être recherchées dès aujourd’hui afin de pouvoir répondre aux besoins logiciels de demain. De nombreux chercheurs explorent des frontières souvent inédites et assez éloignées des concepts habituellement abordés par les informaticiens. Dans l'équipe, nous avons choisi de nous intéresser à celle qui nous semble la plus encourageante : l’émergence.
      1. Les besoins futurs en informatique


Depuis quelques années, l’utilisation de l’outil informatique s’est développée de manière spectaculaire et les approches classiques de conception d’applications se heurtent à de nombreuses difficultés. Les systèmes d’exploitation sont un bon exemple de logiciels extrêmement complexes qui ne sont jamais exempts de problèmes. L’approche généralement utilisée, par décomposition en modules, se révèle impuissante à garantir une absence de problèmes car les phases de conception tendent à devenir trop complexes pour les développeurs à cause du grand nombre de cas à traiter. D’autre part, l’utilisation désormais massive et incontournable des réseaux contribue à accroître les problèmes de conception, de stabilité et de maintenance des applications actuelles.

Cet état de fait intéresse nombre d’industriels, dont le géant du logiciel IBM qui écrit : “Even if we could somehow come up with enough skilled people, the complexity is growing beyond human ability to manage it. As computing evolves, the overlapping connections, dependencies, and interacting applications call for administrative decision-making and responses faster than any human can deliver. Pinpointing root causes of failures becomes more difficult, while finding ways of increasing system efficiency generates problems with more variables than any human can hope to solve. Without new approaches, things will only get worse. ” [Horn 01]. Selon IBM, la réponse est un challenge scientifique qu’ils nomment “autonomic computing”, dont l’objectif est de concevoir et de construire des systèmes informatiques capables de s’exécuter seuls, d’ajuster leur comportement face à des circonstances variées et de préparer leurs ressources pour gérer au mieux leur charge de travail.

Mark Weiser, du Xerox Parc, s’intéresse à un autre type de problématique. En remarquant que certaines technologies aussi simples que l’écriture ou l’électricité sont si communes que personne n’y prête plus attention, il introduit la notion d’ “informatique omniprésente” (“Ubiquitous Computing” ou "informatique diffuse" [Drogoul 01]) comme devenir de l’informatique : “The "UC" era will have lots of computers sharing each of us. Some of these computers will be the hundreds we may access in the course of a few minutes of Internet browsing. Others will be imbedded in walls, chairs, clothing, light switches, cars - in everything. UC is fundamentally characterized by the connection of things in the world with computation. This will take place at a many scales, including the microscopic" [Weiser 96].

Les futurs systèmes à développer sont donc caractérisés par :

  • Un grand nombre d’artefacts (logiciels, objets intelligents) en interaction;

  • Un nombre variable d’artefacts en cours de fonctionnement (système ouvert);

  • Un contrôle centralisé impossible à mettre en œuvre;

  • Un environnement évolutif;

  • Une tâche globale à réaliser.

Le défi est donc de trouver de nouvelles approches pour concevoir ces nouveaux systèmes informatiques, et cela en répondant aux difficultés existantes telles que la prise en compte d'une complexité croissante ou la réalisation de systèmes robustes et fiables. Pour découvrir une telle approche, il semble opportun de se pencher sur des systèmes naturels, physiques, sociologiques, afin de comprendre les mécanismes et processus qui leur permettent de fonctionner.
      1. Des sources d’inspiration


En Physique et Chimie, les interactions entre des éléments simples donnent naissance à des structures complexes dotées de propriétés totalement nouvelles. Par exemple, l’eau composée d’atomes d’oxygène et d’hydrogène peut être considérée comme un phénomène émergent. La Thermodynamique est un exemple frappant de cet état de fait : alors que les molécules et leurs interactions sont parfaitement connues, nous sommes contraints de nous référer à des modèles de fluides ou de gaz de plus haut niveau, limités à des utilisations fortement contraintes. A l'image des processus physiques ou chimiques à l’échelle moléculaire ou atomique, nous pourrions développer des algorithmes permettant le passage d’un micro-niveau connu à un macro-niveau aux fonctionnalités beaucoup plus complexes.

En Biologie, de nombreux systèmes naturels composés d’individus autonomes exhibent des aptitudes à effectuer des tâches qualifiées de complexes sans contrôle global. De plus, ils peuvent s’adapter à leur milieu soit pour y survivre, soit pour améliorer le fonctionnement du collectif. C’est le cas des colonies d’insectes sociaux [Camazine 02] tels que les termites, fourmis [Bonabeau 97], ou araignées [Bourjot 99] qui font effectivement preuve de remarquables capacités pour effectuer des tâches telles que : la construction de nids complexes, la construction de pont, la recherche efficace de ressources, la capture de proies… L’étude des déplacements collectifs de vols d’oiseaux migrateurs ou de bancs de poissons montre également le fait que la tâche collective est le résultat des interactions des individus autonomes [Theraulaz 97]. Le fonctionnement du système immunitaire est lui aussi représentatif du fonctionnement d’un système complexe composé d’un ensemble d’agents autonomes.

Des phénomènes non supervisés et qui résultent de l’activité d’un grand nombre d’individus s’observent aussi dans les activités humaines, tels la synchronisation des applaudissements d’une foule ou la gestion des embouteillages. Mais s’il est un phénomène bien plus surprenant chez l’homme, c’est bien celui de l’apparition de la conscience. « La conscience est une propriété du cerveau de niveau supérieur (ou émergente) au sens tout à fait banal de "niveau supérieur" (ou d'"émergent") quand on dit que la solidité est une propriété émergente de niveau supérieur de molécules d'H2O lorsqu'elles sont dans une structure en treillis (glace), et que la liquidité est de même une propriété émergente de niveau supérieur de molécules de H2O lorsque, pour exprimer grossièrement les choses, elles roulent les unes sur les autres (eau) » [Searle 95].
      1. Synthèse


Parmi tous ces systèmes étudiés, il est un facteur commun : la dimension émergente des comportements observés. Il paraît donc légitime d’étudier ce phénomène d'émergence afin de pouvoir en comprendre le fonctionnement ou au moins être capable de l’utiliser pour la conception de systèmes artificiels. Ceci pourrait permettre de construire des systèmes plus complexes, robustes, autonomes et adaptatifs dans les situations présentées dans la partie 1.1.1. Ainsi, des phénomènes désirables similaires pourront survenir dans l’univers des systèmes artificiels. A contrario, si nous n’y prenons garde, ces phénomènes seront non seulement inattendus mais aussi indésirables. Pour y faire face, une orientation, selon nous, serait que la communauté scientifique étudie et élabore de nouvelles théories portant sur l’émergence. Nous pouvons résumer en quatre conditions l’existence d’une théorie de l’émergence :

  • Se situer dans le domaine de la théorie des systèmes,

  • Porter sur les parties du système,

  • Ne dépendre ni de la finalité du système ni de son environnement,

  • Etre indépendante du support matériel sur lequel elle pourrait s’incarner (biologique, technologique, …).

On peut noter que des travaux sont déjà en cours depuis des années mais restent très localisés. Par exemple, le Santa Fee Institute (www.santafe.edu) a acquis une renommée internationale grâce à ses travaux sur la complexité, les systèmes complexes adaptatifs, et donc l'émergence. Ce sont également les préoccupations de Exystence (www.complexityscience.org), le réseau d'excellence européen sur les systèmes complexes. Plus récent (mars 2002), ce réseau veut permettre la collaboration entre chercheurs européens intéressés par les systèmes complexes, des concepts fondamentaux aux applications.

Mais avant toute chose, il est nécessaire de bien comprendre le concept d'émergence si l'on veut se baser dessus pour élaborer des théories afin, finalement, de construire des systèmes artificiels à la hauteur de nos ambitions. Trop souvent le concept d'émergence a été utilisé de façon sinon abusive, en tout cas dans un contexte scientifique flou rendant sa compréhension et son utilisation difficile. Ce document donnera tout d'abord un cadre rigoureux sur lequel appuyer mes travaux.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   31

similaire:

Résolution de problèmes par émergence iconRésolution de problèmes

Résolution de problèmes par émergence iconRésolution des problèmes techniques liés au chantier

Résolution de problèmes par émergence iconInstallation logiciels et résolution des problèmes
«Exception e convert error dans le module sismolog exe à 00008 e 19/12/1990 n’est pas une date correcte»

Résolution de problèmes par émergence iconBibliographie La pédagogie par situations-problèmes est aujourd'hui...

Résolution de problèmes par émergence iconDe beaubourg à la république, en passant par le temple; L’Émergence de "la sociale"

Résolution de problèmes par émergence iconPar delà les industries culturelles, l’émergence du capitalisme culturel

Résolution de problèmes par émergence iconMéthodologie de mise en œuvre et problèmes posés par la première application de la réforme 2005

Résolution de problèmes par émergence iconI. presentation de l'homme
«d'avoir des problèmes sur le chantier», ce qui peut se résumer par le tableau suivant

Résolution de problèmes par émergence iconRésumé Le vote par Internet est aujourd’hui une réalité en cours...

Résolution de problèmes par émergence iconEssai sur L’Esprit de l’Azerbaïdjan
«dépassés» par les océans et ceux-ci par l’espace interplanétaire et bientôt intersidéral a donné lieu à l’émergence d’une civilisation...








Tous droits réservés. Copyright © 2016
contacts
ar.21-bal.com