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Neurosciences du Comportement     (03)                                   


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 notes 3: Cybernétique     "extraits" (pages)   

                 1- Cybernétique
                2- Qualité et Information
                3- La Notion de Système
    La cybernétique nous paraît constituer la science des relations dynamiques, donc évoluant dans le temps, relations existant entre les éléments de l'ensemble du monde (inanimé et animé). Elle ne peut être séparée de la notion d'ensembles, de structures (ensemble des relations) et de niveau d'organisation. On pourrait ainsi la définir comme l'étude de la dynamique des structures.
    La notion de servo-mécanisme, que nous entendons comme le contrôle d'un système régulé par une commande prenant référence à l'extérieur du système, nous paraît ainsi aussi fondamentale que celle de régulateur. (36)
    Celui-ci, caractérisé par le contrôle, par rétroaction, de la valeur des facteurs par l'effet, est incapable d'adaptation (caractéristique sans doute fondamentale en biologie. C'est sa soumission (grâce au servomécanisme agissant sur la boucle rétroactive) à un niveau d'organisation plus élevé (ensemble agissant sur une partie) qui permet à l'ensemble d'un système la réalisation d'un but. (37)
     Toutes les régulations biologiques et physiologiques sont en fait des servomécanismes, et cette chaîne de servomécanismes, qui va de la molécule à l'organisme et même dans bien au-delà, jusqu'aux sociétés humaines et jusqu'à l'humanité tout entière dans son environnement cosmique, résulte de l'organisation hiérarchisée des structures vivantes, hiérarchie qui selon toute vraisemblance est la conséquence de l'évolution complexifiante. (38)

1- Cybernétique

    La définition de la cybernétique par L. Couffignal : "art de rendre efficace l'action" est valable pour les actions humaines. Elle implique que l'Homme joue le rôle d'effecteur et qu'il a défini son but. En biologie elle pourrait être complétée par "art de comprendre comment et pourquoi les effecteurs sont efficaces". (38)
    L'Homme n'a fait que reproduire, inconsciemment jusqu'à la cybernétique, avec ses machines, les mécanismes fondamentaux de la matière vivante. La différence essentielle nous paraît résider dans le fait que l'Homme ne commence à établir ses régulations dans les machines qu'à un certain niveau d'organisation, alors que la vie commence au niveau des particules élémentaires et poursuit sans solution de continuité, par niveaux d'organisation et servomécanisme, jusqu'aux sociétés humaines.

    La rigueur méthodologique de la cybernétique oblige ainsi à définir clairement et à découvrir :
1) Les éléments d'un système, à savoir :    * effecteurs    * facteurs    * effets    * rétroaction
2) Les niveaux d'organisation et leurs interactions (servomécanismes et systèmes hiérarchisés).
3) La finalité de chaque régulation concourant à la réalisation de celle du système complexe.

    En résumé, il existe dans un organisme vivant une hiérarchie dans l'organisation des éléments qui le constituent, hiérarchie des niveaux  d'organisation, de la molécule au comportement. Cette hiérarchie est rendue possible par l'existence de relations entre les différents niveaux d'organisation régulés, grâce au servomécanisme. (39)

    "Le tout est un peu plus que la somme des parties"... Sous l'aspect thermodynamique, une cellule ne peut contenir une masse plus importante que celle que constitue la masse de l'ensemble des molécules qui la forment. Seule la notion de structure, de relations entre les éléments, peut nous faire comprendre ce qu'elle possède en plus. Elle exprime en plus, pour une même masse, l'ensemble des relations que ces molécules vont présenter entre elles et l'ensemble des relations que cet ensemble de relations internes qui constitue la cellule va contracter avec son environnement. Cela ne se pèse pas car l'information n'a pas de poids, et ce que le "tout peut avoir en plus de la somme des parties", c'est l'information, autrement dit, un certain ordre signifiant. (40)

2- Qualité et Information

    La vie n'est que l'énergie solaire transformée. Nous avons été conduit sur le plan biologique à distinguer la quantité d'énergie solaire de sa qualité, c'est-à-dire de sa transformation par la biosphère en "formes" vivantes, énergie mise en forme, en d'autres termes "informée".
    Cette "qualité", il semble que l'on puisse la considérer comme exprimant le niveau d'organisation de la structure que peut prendre l'énergie, ce qui lie la qualité à la quantité d'information que cette énergie véhicule.
    La qualité, vue sous l'aspect de la théorie de l'information, lie l'énergie au temps et à l'évolution historique.

    Le problème fondamental est de savoir comment à partir de l'énergie solaire a été fournie l'information croissante que l'on constate dans les processus vivants.

    Pour les machines, c'est simple puisque l'information ou la structure est fournie par l'homme.

    Pour la vie elle-même, dans un système comme le système solaire, sur notre globe, l'apport d'énergie solaire se trouve compensé par des pertes multiples en chaleur et rayonnement dans l'environnement terrestre. Une partie seulement se trouve retenue par la biosphère et aurait permis, en accroissant le désordre dans une certaine limite (laquelle?) de donner naissance à l'ordre; en accroissant l'agitation moléculaire, en excitant certaines molécules, d'augmenter leur chance de liaison et de permettre la naissance de molécules plus complexes : de créer de l'ordre en définitive et de l'information. (41)

    Ainsi, le problème posé par la vie réside semble-t-il dans le fait qu'elle est à la fois système et information, alors qu'une machine est un système qui se nourrit d'information.

    Un ordinateur dont on coupe la source d'énergie électrique ne pourra plus utiliser l'information qui lui est fournie, mais restera un ordinateur prêt à fonctionner avec le retour du courant.

    Un organisme vivant coupé de l'énergie solaire (ses aliments) est un cadavre. Sa structure coïncide avec l'énergie qui l'alimente et qu'il transforme ou plus exactement qu'il informe.

    D'autre part, l'ensemble de mon organisme a été créé à partir de quelques molécules d'acide désoxyribonucléique qui, dans l'œuf fécondé qui m'a donné naissance, contenaient toutes les informations génétiques nécessaires à la réalisation de cet organisme, compte tenu d'un apport d'énergie solaire transformée. Mais dans cette masse de matière vivante, s'est collectée depuis ma naissance une masse d'informations venues exclusivement des rapports de mon individu biologique avec le milieu, surtout le milieu humain, grâce aux langages. Il semble possible que ces informations soient engrammées grâce à la synthèse de certaines molécules protéiques. La structure a donc été transformée (son système nerveux surtout) en s'informant.
    Il y a donc deux sources différentes d'informations. La dernière provient d'un système déjà informé et capable de créer de nouvelles structures (d'imaginer) en réalisant des relations originales à partir des faits mémorisés, donc de fournir d'autres informations au milieu inanimé (machines) et animé qui l'entoure. La première source nous est donnée avec la vie et si pour le scientifique le problème est de savoir comment elle survient, le métaphysicien peut toujours envisager le problème de savoir d'où elle coule. (42)
    Mais l'univers n'est-il pas déjà structuré, donc lui-même plein d'information? D'où vient-elle?

3- La Notion de Système

    Si, comme il n'est pas interdit de le penser, le réel est continu, nous ne pouvons en abstraire que des éléments discontinus. Le plus petit élément discontinu d'énergie sera le quantum et du point de vue des masses celles des particules élémentaires, découpées dans un continuum étendue- durée. Ce ne sont que des abstractions qui constituent le "connu", distinct du "réel" (J. Charon *). La "pensée" humaine est liée à la construction par l'Homme de nouveaux ensembles abstraits par nos sens de l'ensemble Univers. Elle est à la base de la fonction d'imagination. Notre finalité, compte tenu de l'impuissance où nous nous trouvons de connaître le "réel" et de notre limitation à connaître les "relations", doit donc être de "structurer" notre univers, en d'autres termes de découvrir sans cesse de nouvelles relations permettant à l'humanité (élément de l'univers) de se comporter plus efficacement par rapport à lui.
    Ses sens obligent l'organisme vivant à abstraire de l'univers des éléments. Il analyse. Pour aboutir à un comportement, cet organisme doit ensuite se livrer à une synthèse. Il doit établir des relations entre les éléments analysés. Il établit des structures. (43)
    Chaque homme structure l'univers de façon plus ou moins personnelle. La spécialisation et l'expérience unique de chaque individu, occupant une place à part dans l'espace-temps, sont des facteurs qui le conduisent à créer des ensembles qui lui sont personnels ou à admettre des ensembles de groupes pour des individus conditionnés de façon analogue, grâce à la symbolique conventionnelle du langage. Chaque mot abstrait pour chaque individu un ensemble différent, même si analogue à celui abstrait par son contemporain. Les mots ne sont pas ainsi avec les objets qu'ils symbolisent en relation "biunivoque". (44)
    En effet, si un élément a d'un ensemble A correspond à un ou plusieurs éléments b1 , b2 d'un ensemble B1 , on dit que b1 , b2 sont les images de a. Un élément d'un ensemble peut être l'image d'un ou de plusieurs éléments d'un autre ensemble, de même qu'un point d'un plan peut être la projection de plusieurs points de l'espace. Si un élément n'a qu'une seule image, l'application est dite "univoque". Si, d'autre part, une image ne l'est que d'un élément, l'application est dite "biunivoque". On conçoit que ce ne peut être le cas pour les mots. Et pourtant, chaque individu et souvent chaque groupe d'individus, croient à la réalité absolue de leur abstraction personnelle des éléments sensibles de l'univers. (45)
    Un caractère nous paraît essentiel pour les formes vivantes. Ce n'est pas tellement qu'elles soient organisées, mais leur finalité. La finalité d'une machine n'est pas d'assurer le maintien de sa propre structure hiérarchisée. La finalité de chaque partie d'un organisme vivant est d'assurer le maintien de la structure de l'ensemble qui assure en retour le maintien de la structure des parties. (46)
    La structure d'un organisme vivant disparaît avec l'action finalisée et la finalité de l'action ne peut être que le maintien de la structure. Or, le phénomène frappant dans un organisme vivant, c'est le maintien de la structure, autrement dit l'invariance des relations malgré un perpétuel "turnover", un perpétuel changement des éléments. Toutes les macromolécules d'un neurone cérébral sont renouvelées 104 fois au cours d'une vie humaine, bien que le neurone soit toujours là. L'invariance de la structure vivante demande de l'énergie. Cette énergie est fournie à l'organisme vivant par son alimentation, cet-à-dire par la dégradation des molécules organisées antérieurement à partir de l'énergie solaire. C'est l'énergie d'excitation des électrons de la molécule d'hydrogène incluse dans ces aliments qu'il utilise. Il s'agit d'un système ouvert. (47)

    Or , dans le monde inanimé, une organisation existe aussi et une complexification de la matière peut déjà s'observer. Bien plus, le nombre d'atomes associés pour constituer des molécules et le nombre d'atomes qui demeurent dissociés est proportionnel à la concentration de ceux-ci. C'est la  loi d'action de masse qui l'indique et le rapport qu'elle exprime est déjà une structure dynamique par rétroaction du type de celle que l'on trouve dans la vie. Mais cette structure persiste même si elle ne reçoit pas d'énergie de l'extérieur du système.
    Ce qui semble au contraire être une caractéristique de la vie, c'est que si on a pu dire qu'elle faisait de l'ordre, de la négentropie (Schrödinger) et semblait en cela s'inscrire en contradiction avec le deuxième principe de la thermodynamique, en réalité elle ne maintient sa structure que grâce à l'entropie solaire. C'est donc une structure labile et le niveau d'organisation qui est atteint dans la vie n'est plus régi par la loi d'action de masse.
    Une autre caractéristique enfin consiste dans la possibilité de se reproduire. On ne peut parler en réalité d'auto-reproduction, du fait que les éléments de l'ADN ne se "reproduisent" pas. Il s'agit plutôt du transfert d'une structure, d'un certain ordre à des éléments non ordonnés qui se trouvent dans le milieu entourant la molécule. Mais un cristal est capable de se "reproduire"  à partir d'éléments non ordonnés. Ce qui semble particulier à la vie, c'est que la réplication de l'ADN est capable de fournir toute l'information nécessaire à l'élaboration de la structure extrêmement complexe de l'organisme, alors qu'un cristal ne donnera naissance qu'à des cristaux isomorphes. (48)

Les Systèmes

    L'ensemble de ces faits montre que les processus vivants ne peuvent se déduire exclusivement dès lors de la physique classique. Une nouvelle approche doit être trouvée que certains ont pu prédire devoir découler de la "théorie des systèmes". D'ailleurs, de nombreux problèmes concernent des propriétés de structure, beaucoup plus que des relations quantitatives en biologie et la théorie des graphes ou celle des ensembles sont utilisables. Comme déjà signalé, la cybernétique transforme ces relations statiques en relations dynamiques et apporte une aide précieuse.
    C'est grâce à elle en particulier que l'on peut saisir les mécanismes grâce auxquels un organisme vivant peut assurer sa finalité et pourquoi cette finalité ne peut être que le maintien de sa structure hiérarchisée. (49)
    On comprend qu'un organisme vivant se présente comme un système régulé prenant ses références en lui-même.
    Il constitue avec son environnement un ensemble de relations qui exige que les caractéristiques physico-chimiques et informatives de cet environnement demeurent dans un certain domaine, c'est-à-dire ne varient qu'à l'intérieur d'écarts limités, dont l'action de l'organisme lui-même assurera la limitation. Dans le cas contraire, si le contrôle de ce domaine par l'organisme est insuffisant et inefficace, l'organisation hiérarchisée qu'il représente disparaîtra.
    Une autre conséquence résulte aussi de ce qui précède, c'est qu'un organisme vivant ne peut entrer en relation qu'avec les caractéristiques de son environnement qui lui impose son organisation elle-même. Nous sommes "insensibles" par exemple aux ultra-sons, ce qui veut dire que notre structure hiérarchisée peut souffrir de l'énergie que ces ultra-sons portent, mais que notre structure hiérarchisée ne peut en prendre une connaissance directe. (50)

L'imagination
 
    Avec l'Homme et l'imagination créatrice, le domaine d'interaction de l'organisme humain avec son environnement a pu s'élargir dans une mesure difficile à apprécier, puisque nous ignorons encore évidemment les structures restant à découvrir.
    La généralisation est "la génération de nouveaux ensembles englobant plusieurs ensembles dont les caractéristiques élémentaires et structurales sont déjà précisées". Elle nécessite la plus large information sans jamais être complète. Elle n'est pas synonyme d' "imagination" bien que faisant toujours appel à celle-ci.
    Mais l'imagination peut créer de nouvelles relations entre éléments, de nouveaux ensembles structuraux sans pour cela réunir plusieurs ensembles entre eux, sans "généraliser". On peut considérer une "imagination" analytique et une imagination synthétique. En ce sens, la généralisation peut être considérée comme un mode seulement de l'imagination.

    Notons aussi que la hiérarchisation des structures a pour conséquence que les éléments d'un ensemble organique, pris un à un, ne sont pas indispensables au maintien de la structure de l'ensemble (le "turnover" moléculaire, en exemple).
    Au niveau d'organisation des sociétés humaines on devine que l'individu, qui n'a pas tendance à se comprendre faisant partie d'un ensemble mais au contraire, comme "individualisé" par rapport à lui, a souvent un sentiment d'injustice et de révolte, car aussi longtemps que nous n'en aurons pas découvert les lois biologiques, nous ne pourrons contrôler l'aveugle finalité des sociétés humaines, pas plus que l'incompréhensible fatalité du vieillissement et de la mort. (51)

Le déterminisme

    Certains objectent parfois qu'avec le coefficient d'incertitude d'Heisenberg et le probabilisme, le déterminisme est dépassé. Certes, s'ils enferment celui-ci, comme à la fin du siècle dernier, dans un étroit phénomène de causalité, un cause engendrant un effet.
    Mais dans la vie cette causalité linéaire et simpliste ne pouvait être retenue. Les causes d'un même effet sont souvent si nombreuses, siègent à des niveaux d'organisation si variés, qu'il est impossible de les quantifier toutes. Entre elles et l'effet s'interpose l'effecteur dont l'action dépend essentiellement de sa structure propre. L'effet lui-même réagit sur ses facteurs pour en régler la valeur et la maintenir dans un certain domaine. L'action d'un effecteur n'est généralement qu'un facteur d'un effecteur plus complexe, ainsi de suite. (52)

    En résumé, le déterminisme moderne est aussi un déterminisme de structure et non thermodynamique seulement. C'est celui qui régit le traitement de l'information tout autant que celui de la conservation de l'énergie.
    Quant au probabilisme, n'est-il pas aussi la conséquence de notre ignorance des facteurs trop nombreux qui régissent un phénomène?  N'est-il pas seulement le moyen de prendre une mesure probable d'un déterminisme que nous ne pouvons analyser?
    Tout cela fait ce que l'on ne peut se défendre d'un certain scepticisme lorsque l'on entend certaines analyses que nous dirons horizontales, parce que réalisées à un seul niveau d'organisation, le niveau sociologique par exemple, tirer des conséquences de l'observation de quelques facteurs, voire d'un seul. Ces analyses ont beau être dialectiques et logique, elles ne sont pas moins le plus souvent fort éloignées des mécanismes auxquels la vie nous a accoutumés.

    La connaissance du fonctionnement d'un effecteur régulé permet-elle de se passer de celle des servomécanismes, des informations et commandes extérieures au système régulé? (53)


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