Blog de Paul Jorion

Illustration par ChatGPT

1. Une énigme unique ayant pris des formes multiples

Un quartet de jazz monte sur scène. Quatre musiciens, quatre instruments, un répertoire commun de standards. Rien, chez chaque interprète pris isolément – sa formation, ses préférences, son système nerveux – ne permet de prédire ce qui va se produire ensuite. Le bassiste installe une ligne « walking » ; le pianiste y entend une ouverture et déplace le centre harmonique ; le batteur répond à ce déplacement par une nouvelle figure rythmique ; le saxophoniste, entendant les trois autres, entame une phrase mélodique que nul des quatre n’aurait pu anticiper. Pendant douze minutes, l’ensemble produit une musique qui n’existait en aucun de ses membres, qui n’était pas contenue dans la partition, qui n’aurait pu être calculée à partir de la description la plus exhaustive de chacun des musiciens pris séparément. Puis le morceau s’achève, et personne – les musiciens y compris – ne peut expliquer véritablement ce qui vient d’avoir lieu.

Voilà donc ce qu’est l’émergence : l’apparition de propriétés, de comportements ou de structures collectives qui ne se déduisent pas des propriétés des composants pris isolément. L’ensemble de jazz n’est qu’un cas, parlant bien que minime, mais le même phénomène se manifeste partout, à toutes les échelles, dans des systèmes qui n’ont entre eux aucune parenté évidente.

Dans une galaxie, cent milliards d’étoiles orbitent autour d’un centre commun. Leur courbe de rotation agrégée (la vitesse des étoiles en fonction de leur distance au cœur galactique) ne correspond pas à ce que la théorie gravitationnelle prédit à partir de la seule masse visible. Quelque chose engendre une structure dynamique qui dépasse ce que les composants, pris individuellement, peuvent expliquer. Les astrophysiciens ont passé des décennies à rechercher une matière invisible pour combler cet écart. Il se peut cependant que l’écart ne soit pas dû à une matière manquante. Peut-être s’agit-il d’émergence : une structure géométrique collective produisant des propriétés qu’aucun inventaire d’étoiles individuelles n’est capable de concevoir.

Sur un marché financier, des millions de traders prennent des décisions simples (acheter, vendre, tenir ses positions)  à partir d’informations locales et de calculs faits à titre privé. Pourtant, le marché dans son ensemble engendre des phénomènes qu’aucun trader ne vise ni ne contrôle : découverte des prix, cycles de liquidité et, parfois, effondrements catastrophiques où des ventes corrélées se propagent dans le réseau plus vite qu’aucun humain ne peut réagir. Comme j’ai pu le montrer, la crise financière de 2008 n’a pas été causée par l’échec d’une seule institution. Elle a été produite par la structure de couplage du système: par la manière dont les institutions étaient connectées, et non par ce que chacune faisait isolément.

Dans une langue vivante, cent mille mots portent des significations qu’aucun dictionnaire ne capture entièrement, parce que le sens n’est pas une propriété des mots eux-mêmes mais la conséquence de leurs relations dans l’usage. « Avocat » désigne une profession ou un fruit à vocation de légume selon le couplage : selon les mots qui l’entourent, le contexte et l’intention. Métaphore, polysémie, dérive sémantique : ce ne sont pas des défauts d’un système bien ordonné de définitions, mais le mécanisme principal par lequel la langue produit du sens nouveau. Le sens est émergent… ou il n’est rien.

Ces phénomènes (improvisation musicale, rotation galactique, crises financières, signification sémantique)  semblent n’avoir rien en commun. Ils impliquent des substrats différents (neurones, étoiles, traders, mots), des échelles différentes (mètres, kiloparsecs, réseaux mondiaux, espaces conceptuels), des mécanismes causaux différents (rétroaction auditive, gravité, incitations de marché, conventions linguistiques). Pourtant, ils partagent une même structure : dans chaque cas, le comportement collectif du système dépasse ce qui peut être dérivé des propriétés de chacune de ses parties, et cet excédent dépend non de ce que sont les parties, mais de la manière dont elles sont assemblées par paires.

2. L’impasse

L’émergence est sans doute le problème central non résolu de la philosophie des sciences. On en débat sans interruption depuis que John Stuart Mill distingua les effets « hétéropathiques » des effets « homopathiques » en 1843, et avec une intensité croissante depuis que les émergentistes britanniques (C. Lloyd Morgan, Samuel Alexander, C. D. Broad) en offrirent un traitement systématique dans les années 1920. Un siècle plus tard, la situation est en gros celle-ci : tout le monde s’accorde à dire que l’émergence est importante et personne ne s’accorde sur ce qu’elle est, sur sa réalité ou sur la manière de l’étudier.

La littérature philosophique a produit une série de distinctions (émergence faible ou forte, épistémique ou ontologique, propriétés résultantes ou émergentes) utiles pour clarifier les enjeux, mais qui n’ont pas conduit à une résolution. Les débats tournent en rond. Une école soutient que l’émergence n’est qu’épistémique : nous qualifions une propriété d’« émergente » lorsque nous manquons de ressources computationnelles pour la déduire de descriptions de niveau inférieur, mais en principe tout est réductible. Une autre école affirme que l’émergence est ontologique : certaines propriétés des totalités sont véritablement nouvelles, irréductibles aux propriétés des parties en soi. Une troisième s’inquiète que si l’émergence est réelle, elle menace la clôture causale de la physique : si des propriétés émergentes possèdent de véritables pouvoirs causaux, alors des événements physiques auraient des causes non physiques, ce qui semble contredire tout ce que nous savons du fonctionnement du monde.

Ce sont là des problèmes philosophiques sérieux, mais ils partagent une caractéristique que GENESIS remet en question : ils traitent l’émergence comme un problème conceptuel à résoudre par l’analyse de ce que nous entendons par « réduction », « propriété », « causalité » et « niveau ». L’hypothèse implicite est que, si nous clarifions correctement les concepts, nous saurons ce qu’est l’émergence et si elle existe.

Les philosophes débattent selon ces lignes depuis des décennies. Les arguments d’exclusion, les distinctions faible/forte, les cadres de survenance, tous ces débats reposent sur une même hypothèse que GENESIS conteste à la racine : l’idée que l’émergence serait un problème philosophique appelant une analyse conceptuelle plutôt qu’une question empirique susceptible de mesure et de relever d’une loi scientifique. Si nous choisissons de mettre ces débats de côté, ce n’est pas parce qu’ils sont dénués d’intérêt, mais parce que GENESIS les place sur un autre terrain : pour nous la question n’est pas « Que voulons-nous dire par émergence ? » mais « Comment la mesurer ? et à quelles lois scientifiques obéit-elle ? ».

Cela dit, les chercheurs utilisent quotidiennement des concepts d’émergence. Les physiciens étudient les transitions de phase. Les biologistes étudient l’auto-organisation. Les économistes étudient la dynamique des marchés. Les informaticiens étudient l’intelligence collective dans les systèmes multi-agents. Les neuroscientifiques étudient la manière dont la conscience émerge de l’activité neuronale. Dans chaque cas, ils examinent des phénomènes où le tout dépasse les parties, et à chaque fois, ils avancent non en analysant des concepts, mais en mesurant des quantités et en recherchant des régularités.

GENESIS se range du côté des scientifiques, mais avec une visée philosophique. Si l’émergence peut être mesurée, et si l’émergence mesurée obéit à des lois, et si ces lois valent pour des domaines radicalement différents, alors le problème philosophique change de nature. Il ne s’agit plus de « L’émergence est-elle réelle ? », question que l’analyse conceptuelle n’a pas tranchée, mais de « Quelles sont les lois de l’émergence ? », une question empirique appelant des réponses empiriques.

3. Le pari

GENESIS (Generative Environment for Novel Emergent Symbolic-Integrative Systems) n’a pas été conçu pour trancher des débats philosophiques. Il a été élaboré pour répondre à une question pratique : pourquoi certaines organisations produisent-elles une intelligence collective alors que d’autres, dotées de ressources et de personnels comparables, n’y parviennent pas ?

L’approche était simple en principe mais complexe dans sa mise en œuvre. Plutôt que de théoriser l’émergence, nous avons construit un système pour la mesurer. Cette mesure repose sur une distinction simple, conceptuellement ancienne mais rendue opérationnelle par GENESIS : la distinction entre ce qu’un système est en ce moment (en acte) et ce qu’il est capable de devenir (en puissance).

Tout système organisé peut être décrit, en un instant donné, par sa structure : les facteurs stables qui définissent sa configuration présente. Le même système, observé dans le temps, révèle un répertoire plus vaste : un espace historique de configurations qu’il a explorées, y compris celles qu’il n’incarne plus. Dans le cadre de GENESIS, l’émergence est le rapport entre ces deux quantités : le répertoire historique divisé par la structure actuelle. Un système à forte émergence a exploré bien davantage de configurations que celle qu’il occupe à présent. Un système à faible émergence vit à proximité de la frontière de ce qu’il a toujours été.

Il ne s’agit pas d’une image mais bien d’une grandeur mesurable, calculable à partir de données, que l’on peut suivre dans le temps et comparer entre différents systèmes. À partir d’elle (et d’un petit nombre de grandeurs associées, telles que la compression, l’équilibre, l’efficacité et la convergence), GENESIS dérive des lois empiriques : des relations quantitatives observées dans les systèmes testés.

Le pari de GENESIS est que ces lois ne sont pas locales : elles ne décrivent pas seulement le fonctionnement des organisations, ni seulement la manière dont un certain type de système produit de la nouveauté. Le pari est que les mêmes relations mathématiques valent partout où l’émergence se manifeste : dans les galaxies comme dans les startups, dans les réseaux sémantiques comme dans les marchés financiers, dans les atomes comme dans les écosystèmes. Si ce pari se vérifie, alors nous n’avons pas seulement mesuré l’émergence dans quelques domaines, nous avons révélé une vérité relative à la nature-même de l’émergence.

Et si tel est le cas, les conséquences sont philosophiques : elles sont cruciales pour ce que nous appelons « expliquer », elles remettent en question le statut du vocabulaire métaphysique auquel nous recourons par habitude, et contribuent de façon majeure à résoudre la question des fondements de l’être.

(à suivre…)