On parle d'auto-organisation lorsque des éléments en interaction développe une organisation globale structuré sans qu'il y ait besoin pour cela :

de chef ou de leader qui dirige le groupe
d'une préparation ou d'un état initial spécifique
de conditions externes favorisant l'organisation

Par exemple, lors d'un vol d'étourneaux, les oiseaux forment un nuage compact coordonné alors que les oiseaux interagissent seulement localement avec leurs voisins proches et qu'il n'y a pas de chef ou coordinateur qui dirige le groupe.

Cette forme d'organisation est généralement opposé à une organisation centralisée, disposant d'un chef ou d'un groupe dirigeant comme par exemple un chef-d'orchestre avec ses musiciens.

Ces systèmes disposent de deux niveaux d'observation : le niveau microscopique où ont lieu les interactions et le niveau macroscopique où une structure apparaît (on parle de propriété émergente).

D'un point de vue physique, un système est dit auto-organisé lorsque son organisation interne augmente dans le temps sans que cela vienne d'une source extérieure. En cela, l'auto-organisation s'oppose (en apparence) au second principe de la thermodynamique qui affirme que tout transformation s'accompagne d'un accroissement du désordre ou plus exacement d'une augmentation de l'entropie (voir paragraphe entropie vs auto-organisation).

Premiers exemples[modifier | modifier le code]

En physique, ... à benoît

Dans la nature, les structures spontanées se scindent en deux grandes familles : les structures d'équilibre et les structures hors-équilibre. Les structures hors-équilibre n'existent qu'au fruit d'une dissipation permanente d'énergie. Comme exemple de structure d'équilibre, on peut prendre le réseau d'un cristal. Pour les structures hors-équilibre, on peut trouver des exemples dans notre quotidien comme la circulation d'un liquide dans une casserole chauffée, un tourbillon derrière un pont. Ces phénomènes font apparaitre des formes qui résultent de l'intervention de processus non-linéaires.

D'autres exemples comme réaction-diffusion (structure de Turing), percolation dirigée, ou encore en cosmologie la formation des galaxies.

L'auto-organisation " pas finie

l'établissement du fuseau mitotique (fuseau permettant de réaliser la ségrégation des chromosomes lors de la division cellulaire).

Exemples de phénomènes auto-organisation en physique
Modèle de réaction diffusion (structure de Turing)
Percolation
Galaxies

On trouve de nombreux exemples d'auto-organisation en biologie chez les espèces sociales dont le résultat est souvent spectaculaire. Par exemple, lors des déplacements de masse (banc de poissons, vol d'oiseaux...) des milliers d'individus se coordonnent pour se mouvoir collectivement sans qu'il y ait de leader pour diriger le groupe. La construction d'habitat chez les insectes sociaux comme les fourmis, abeilles ou termites fournissent d'autres exemples de phénomènes auto-organisé. La taille des constructions est 'beaucoup plus grande' que celle des individus. Or il n'y a pas de superviseur pour diriger des travaux, c'est uniquement avec des informations locales que chaque individu participe à la construction.

Exemples d'auto-organisation en biologie
Vol d'oiseaux
Essaim d'abeilles
Termitière de la Côte d'Ivoire

Dans les sociétés humaines, quelques exemples à développer :

développement urbain
développement d'internet (exemple Wikipedia, logiciel libre...)
réseaux sociaux
applaudissement, panique collective, ola
intention de vote
économie

Historique du concept[modifier | modifier le code]

S'inspirer de l'article en français ? (qui n'est autre que la traduction de l'article en anglais...)

BENOIT: Très bonne page web sur l'histoire de l'auto organisation, et de la relation étroite avec l'intelligence artificiel et les automates. Il y a beaucoup de référence sur le sujet. http://college-heraclite.ifrance.com/documents/definitions/auto-organisation.htm j'essaye d'y voir plus clair

Les premières recherches formelles sur la logique des systèmes auto-organisateurs ont été réalisés par la théorie des systèmes (L. Von Bertalanffy) et la cybernétique (Norbert Wiener). Ludwig Von Bertalanffy a mis en évidence l'importance de l'organisme vivant en essayant de le considéré comme un système physique. Or, le second principe de la thermodynamique stipulait que tout système tend vers un désordre alors que l'organisme vivant tendait vers un état ordonné mais fortement improbable ou même vers une différenciation et une organisation plus grande comme c'est le cas pour le développement organique et l'évolution.
Ce paradoxe intriguait les thermodynamiciens qui devaient trouver une explication à ce phénomène et aussi les biologistes essayant de comprendre l'entropie de l'évolution. L'introduction de la notion de "système ouvert", par Von Bertalanffy fut un apport décisif, car il permit de dépasser l'opposition entre entropie et évolution. Selon Van Bertalanffy les systèmes vivants fonctionnent grâce aux importations matérielles ou énergétiques qu'il effectue dans l'environnement.
La matière/énergie importée est porteuse potentielle d'énergie libre ou "entropie négative". C'est le fondement de la tendance non entropique (néguentropique ) des systèmes organiques d'où la conclusion que "l'organisme se nourrit d'entropie négative". Von Neumann étudie la notion de machine, à travers la différence existant entre machine naturelle et machine artificielle en se demande pourquoi une machine artificielle, dont les constituants sont d'une extrême fiabilité, est moins fiable que la machine vivante. Il découvre que la fragilité de la machine artificielle est due à son incapacité à tolérer la moindre perturbation et la moindre erreur dans son fonctionnement. En revanche, la machine naturelle (vivante), est non dégénérative puisqu'elle est capable de tolérer et rectifier l'erreur en procédant à des réparations locales et à des réorganisations. De ce fait, l'auto-organisation est la caractéristique principale, le trait fondamental, de l'organisation vivante

  La théorie de l'auto-organisation pris alors un essor considérable grâce aux théories des automates auto-reproducteurs (self-reproducing automata) et méta-cybernétique (self-organizing systems). Le processus auto-organisateur crée ses propres finalités et nécessite des conditions externes favorables à l'autonomie, à l'invention et à la création. Henri Atlan considére la désorganisation et réorganisation permanente (ou organisation complexe) comme des caractères constitutifs de l'auto-organisation vivants et permet ainsi le dépassement de l'opposition manichéenne entre entités contraires (ordre / désordre, entropie / néguentropie, vie / mort). Contrairement à la vulgate manichéenne, le caractère paradoxal de ces liens (ordre / désordre, organisation / désorganisation, entropie / néguentropie) est le fondement même de l'auto-organisation qui nous montre que l'ordre du vivant n'est pas simple, ne relève pas de la logique que nous appliquons à toutes choses mécaniques, mais postule une "logique de la complexité. Ils considèrent comme propriété centrale des systèmes vivants, la capacité de s'auto-produire de façon permanente. A partir des années soixante, la logique de l'organisation vivante fait surgir le problème de l'auto-référence, formalisé par Varela sur la base de l'arithmétique de Spencer Brown. L'auto-organisation se présente ainsi comme une organisation-de-soi, c'est-à-dire comme une organisation qui compute-de-soi, par-soi et pour-soi, de façon auto-référente et égo-centrique. Une telle révolution permet aussi d'originer, non seulement l'humain dans le vivant, mais aussi la culture et le social. Ainsi, s'inspirant des observations de l'éthologie contemporaine, Morin montre comment les sociétés humaines s'enracinent dans les sociétés primatiques, comment la culture humaine s'origine dans les proto-cultures animales. L'auto-organisation, c'est le grand bricolage de l'organisation vivante. En effet, elle associe: 
         i) une logique centralisatrice et hiérarchique (exemple: le fonctionnement du système nerveux central), 
        ii) une logique polycentrique (exemple: l'hypothalamus et l'hypophyse qui centralisent plusieurs opérations) 
    et iii)une logique anarchique (la capacité très spécialisée des cellules ; dans chacune des cellules de l'organisme, cent mille réactions ont lieu presque simultanément, chacune des cellules étant apte à intervenir ici ou là, pour relayer une cellule tumorale en extinction ; cela se passe de façon anarchique, c'est-à-dire sans principe de base).

   L'auto-organisation n'a rien de la rationalité d'un édifice conçu par un architecte ni de l'irrationalité d'un tohu-bohu incohérent, tout en comportant apparemment des traits de l'un et de l'autre. Elle semble relever plutôt du bricolage, dans le sens où ce terme comporte dans sa signification stratégie opportuniste, utilisation de matériaux venus de toutes provenances et éventuellement détourner de leur fonction première. De ce fait, les vertus libératrices du principe d'auto-organisation, vis-à-vis de la pensée scientifique classique simplifiante et réductionniste, sont incommensurables. On peut citer entre autres le dépassement de la causalité mécanique / déterministe, qui ne peut concevoir l'auto-organisation cellulaire, par la conception de la causalité rétroactive, aujourd'hui enrichie et heureusement complétée par le principe de "récursion organisationnelle", découvert par Edgar Morin. Le besoin d'élaborer une théorie de l'auto-organisation découle notamment de la nécessité de reformuler le concept d'homme, c'est-à-dire de lui restituer sa multidimensionnalité et/ou sa complexité ( individu - société - espèce ), brisée par l'anthropologisme, le sociologisme et le biologisme.

bon je sais pas ce que vous pensé de ça, c'est peut être trop détaillé et parfois un peu loin de l'historique

A faire : Rajouter une partie sur l'introduction du concept en biologie.

Caractéristiques de l'auto-organisation[modifier | modifier le code]

Pour parler d'auto-organisation, nous avons besoin de plusieurs éléments :

tout d'abord d'une multitude d'agent qui interagissent (ou coopérent)
les interactions entre agents doivent être locales (par exemple limité dans l'espace)
des phénomènes d'amplification ou retour positifs (feedback positif) apparaissent (ainsi que des feedback négatifs)

Interaction locale ne veut pas forcement dire limité en espace. Dans le cas des réseaux sociaux par exemple, la limitation des communications n'est pas du à la distance mais à la "proximité sociale" (pas terrible comme terme...) qu'ont les individus. Les interactions ne sont pas forcement de manière direct entre agent, elles peuvent avoir lieu via l'environnement. C'est le cas par exemple lorsque les fourmis laissent des pistes de phéromones sur le sol créant ainsi de véritables routes. On parle alors de stigmergie.

Parler ici de tout le côté technique :

feedback positif entrainant une croissance exponentielle (comme par exemple pour le recrutement chez les fourmis)
distribution en loi de puissance (exemple dans la distribution des noeuds dans les réseaux sociaux)
(orienté physique) transition de phase, exposant critique

A voir : seuil d'organsition critique (?)

Applications[modifier | modifier le code]

En physique :

à compléter

En biologie :

le concept d'auto-organisation a permis de mieux comprendre le fonctionnement de certaines sociétés animales en évitant l'anthropomorphisme
création de nouveaux algorithme d'optimisation basé sur l'intelligence collective (Optimisation par essaims particulaires, Algorithme de colonies de fourmis)

Pour les sociétés humaines :

trafic routier
déplacement piétons
routeur internet (algorithme des fourmis)
à compléter

les limites de l'autoorganisations[modifier | modifier le code]

- une complexité qui dépasse notre rationalité limitée

- tautologie : tout ce qui n'est pas organisé par un agent extérieur est auto-organisé.

- la mémoire, la capacité d'apprentissage (le cognitif)=>notion de temps. L'auto-organisation ne se trouve à l'état pur, peut-on dire, qu'aux commencements où elle se heurte vite au manque d'organisation, ensuite de plus en plus organisés et rigides, la difficulté étant de laisser à l'auto-organisation la place qui lui revient dans l'organisation ! => notion d'organisation apprenante => les propriétés émergentes?

- dans l'auto organisation des actions dues aux etre vivants: l'information tient une place déterminante en opposition avec l'entropie désorganisatrice. réagir à l'information de façon autonome issu de l'évolution et donc la pression de sélection (non auto organisé). Autre exemple: auto-organisation du trafic routier, sévèrement encadré par le code de la route et ses gendarmes ! Rien à voir malgré les apparences avec l'auto-organisation de la matière (le bouchon), car il y a une régulation, mais on est encore dans une auto-organisation minimale qui ne nous donne aucun accès au niveau d'organisation supérieur que nous participons à former ou reproduire sans le vouloir.=> plus la notion d'autogestion

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

intelligence collective
morphogénèse
émergence
Système multi-agents
Système complexe
ou encore l'article originale en français auto-organisation et en anglais Self-organization

Liens externes[modifier | modifier le code]

article dans hypergeo

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Scott Camazine, Jean-Louis Deneubourg, Nigel R. Franks, James Sneyd, Guy Theraulaz, & Eric Bonabeau (2001) Self-Organization in Biological Systems, Princeton Univ Press.