Une physique sociale?

De quoi s'agit-il ?« Lois » du mouvement des piétons?

Conception espaces publics? Contrôle?

• http://massivesoftware.com/ready-to-run-agents/

De quoi s'agit-il ?« Lois » des déplacements ?

De quoi s'agit-il ?Modéliser la pandémie de grippe grâce à

l'étude des réseaux sociaux

De quoi s'agit-il ?Modèles simples de ségrégation urbaine

(Thomas Schelling, « Nobel » économie 2002)

satisfaction

composition voisinage

Dynamique sociale tend vers... frustration!

De quoi s'agit-il ?Éconophysique, dynamique des marchés

Marché logement

De quoi s'agit-il ?Expliquer les phénomènes sociaux?

Deux types d'approches

• Société virtuelle simplifiée où l'on comprend effets, causalités en détail– Modèles simplistes (Schelling, Ising)– Modèles plus réalistes (fourmis, trafic...)

• Analyse sophistiquée de données réelles– Réseaux, data mining, dynamique– Lois universelles?

Un domaine scientifique en croissance...(mot clé : social*)

mais petit ! (nanotube : 11 000 articles en 2008)

Une longue histoire...

Mathématiques, savoir parfait

« Les hommes savent planter un sarment de vigne, mais Dieu sait faire pousser les racines, puiser la nourriture, en tirer et en distinguer les éléments propres à former les feuilles, les vrilles, les grappes, les grains et les pépins.

Mais en ce qui concerne les propositions géométriques, l'entendement humain en comprend quelques-unes aussi parfaitement et en a une certitude aussi absolue que Dieu lui-même »

GaliléeGalilée, adapté des Dialogues des Grands Systèmes (Florence, 1632)

Expliquer, pour un physicien...

• Expliquer, c'est transformer un fait physique en un problème mathématique, puis le résoudre en utilisant les outils mathématiques

• Galilée l’applique au mouvement des corps :- Pendule- Trajectoires (parabole)- Distance ∼ temps2

• Transformation par idéalisation, pour ne garder que grandeurs mathématiques

Manuscrit de Galilée, autour de 1600Manuscrit de Galilée, autour de 1600

Invention de Galilée : le laboratoire

• Calculs possibles• Mathématiques pertinentes• Explication !?

Labo

Monde

Mouvements(boules, mais aussi oiseaux!)

Horloge, canon ?Limites…Éloignement savoir commun

SimplificationSimplification(frottements…)(frottements…)

ApplicationsApplications

Mathématiser la matière ?

• Programme de la physique de la matière : trouver

• particules stables ~ géométriques• forces (expression mathématique)

• Calculer la matière ! Prédire ?

• Impossible avant purification grâce à industrialisation, début 20ème, matière artificielle

• Newton : matière faite de particules solides + forces (« principes actifs » : gravité, fermentation, cohésion)

Utopie d'une physique sociale

• Grecs : Platon et société régie par experts géomètres

– R Netz : invention de la déduction géométrique rigoureuse, en réduisant de manière spectaculaire le domaine traité, et Platon exporte le résultat (mais pas la méthode!) à la philosophie...

• Hobbes (1588–1679) fasciné par Galilée qui "réduit" la physique aux maths

– propriétés des individus = soif de pouvoir. En déduit mathématiquement propriétés du collectif

– "meilleure" société : despote tout-puissant qui arbitre conflits et permet harmonie

Utopie d'une physique sociale : données centralisées

• 19ème siècle : unification pays Europe, centralisation gouvernement et management de la population : avalanche de données :– mesure corps pour recenser force et santé des soldats

– crimes pour centraliser et rationaliser la justice

– maladies pour assurances et santé publique

• Collaboration physiciens : Halley, Fourier, Poisson et Laplace, proches du pouvoir politique/économique : régularités sociales ! (taux suicide, mortalité stables)

• Auguste Comte (1798–1857) : physique sociale (1835), dans son "Cours de philosophie positive"– Maintenant que sciences ont compris cieux, mécanique,

chimique... il reste la plus importante : science de la société

Échanges dans les deux sens : physique statistique et sciences sociales

• Statistique : (all. Statistik, de l'ital. statista "homme d'État") ensemble des connaissances nécessaires pour homme d'État

• Adolphe Quételet (astronome belge, 1796–1874) : régularités statistiques sociales s'expliquent car hommes réels = (mauvaise) copie de l'homme moyen, avec erreurs.

– Homme moyen" prévisible par lois simples, régulières, comme trajectoire centre masse planète.

• Grande controverse parmi les sociologues du XIXe siècle : libre arbitre? Déterminisme?

• Maxwell lit Quételet et l'"Histoire anglaise" de Buckle, science historique partant des lois statistiques de suicide, de mortalité (1857)

• Maxwell s'en inspire pour renoncer au rêve Newtonien : suivre dans le détail les mouvements individuels des molécules. Plutôt connaissance des distributions statistiques, des moyennes

La physique sociale

aujourd'hui : les sociétés virtuelles

Simulations dynamique moléculaire

• Exemple : Goutte d'eau (hydrophobe)– Choisir interactions, température : regarder!

• Intérêts :– Système parfaitement contrôlé, visualisable pour

comprendre (ex : fusion solides)– Prédire pptés matériaux jamais synthétisés ou

sur autres planètes

• Pas si simple ! Interaction entre molécules eau?

Simuler les animaux

• Exemple société fourmis :– Interactions connues (phéromones)– Expériences possibles (modifier chemin, stresser avec

faim...)

• Structures complexes émergent d'agents simples– Nid de fourmis, chemin court nourriture par amplification

si évaporation pas trop forte...

Modéliser les piétons comme des grains de sable...

• Suggestion poteau devant sortie• Optimisation flux espaces public (gare, stade...)

http://angel.elte.hu/~panic/pedsim/index.html

Simulations du trafic

• Modèles individuels conduite :– Dépassement, ralenti approche feu,

interactions entre voitures – paramètres mesurables empiriquement– Optimisation coordination des feux

Analyser des données réelles

Exemple d'analyse de données réelles Utilisation des Velov (Lyon) : 13 millions voyages

Jour, heure

Vitesse

Comparaison distance réelle et théorique : environ 30% des Veloveurs prennent des sens interdits ou trottoirs... (plus le matin en semaine que le week­end)

Exemple d'analyse de données réelles

Une science universelle des systèmes complexes ?

Analyse empirique grâce aux données bibliométriques

● Base de données articles Web of Science (40 millions articles)● Requête sur mots-clés permet première délimitation

approchée du domaine étudié (215 000 articles)● Distance entre articles : proximité thématique via le nombre

de références communes● Avantages : point de vue global, qu'aucun chercheur ne peut

avoir

   

   

   

Albert/Barabasi, 3000 citations concentrées SOC/CN : pas universel !

Numerical Recipes,Citations éparpillées sur tout le graphe : universalité dans approche computationnelle?

   « Trading zones » : petites communautés qui assurent communication entre disciplines grâce à objet/concept précis

   

● F Puech (LET)● C Baume, B Gagnaire (Chambre Commerce)● G Duranton (Toronto)● J Fraîchard (INSEE) ● J Michel (ENS Lyon, Maths)

Comprendre (prédire?) la localisation des commerces

   

Déterminants de la localisation 

– type de produit vendu – surface du magasin (loyer)– environnement commercial (effet Pimkie)– caractéristiques de la clientèle locale– accessibilité (voiture, transports en commun)– marché spécifique (musique près Conservatoire)– type de produit vendu (alimentaire ou non)– date d'implantation, opportunité (angle), rue passante

Trop compliqué pour un physicien !

   

• Exemple : magasins de chaussures

• concentrés !

   

• Exemple : boulangeries à Lyon

• Répulsion r < 150m

   

Boulangerie

★ Point chaudCarte de Lyon indiquant (en rouge) les bons sites potentiels pour ouvrir des boulangeries

Humains obéissent-ils à des lois? (pourquoi l'électron respecte les lois de la physique ?)

Discussion :Une physique sociale ?

• Problèmes techniques– Difficulté de modéliser le comportement

humain– Modèles simples ou simplistes?

• Problèmes de démocratie– Homogénéisation du social– Effet boîte noire des modèles, non

démocratique– Centralisation des données sociales

Limites de la physique sociale

Société - individu

• Idée de départ, semblable à la physique statistique: part de micro simple, stable, donné pour "déduire" le macroscopique. Des potentiels interatomiques aux propriétés des solides.

• Mais rien n'est plus complexe, contradictoire, ambivalent, imprévisible, qu'un individu!

• Régularités, tendances apparaissent seulement au niveau de l'ensemble (statistiques)

• Possible de partir d'individus complexes qui se simplifient en se connectant? – approche Spinoza/Tarde– collaboration Bruno Latour (Sciences Po, Paris)

Existe-t-il des atomes sociaux ?Atomisme ou « organicisme » ?

Atomisme : réalité ultime faite d'entités possédant des qualités indépendantes de leur relation aux autres entités.• Approximation fructueuse pour la matière, peu réaliste pour humains en sociétéOrganicisme : les caractéristiques essentielles des entités sont le résultat de leurs relations avec d'autres entités. Comment modéliser?

Pragmatique : comportement humain « automatique », atomes sociaux dans certaines situations, pour les autres, véritable sociologie?

Latour, Changer de société, 2007

– Qui agit? Intuition origina(el)le de la sociologie! Action n'est jamais transparente, totalement consciente, individuelle. Exemples :

• Me marie avec personne 'très spéciale'... dont CSP est statistiquement prévisible! Amoureux ou victime d'un habitus?

• Qu'est-ce qui nous fait agir tous pareil et "librement"?

• Un criminel dit ''j'avais de mauvais parents'', une soprano "c'est ma voix qui me dit quand commencer et quand m'arrêter'', un marionettiste ''elles m'apprennent à bien jouer''...

– Aucune interaction n’est purement

– Isolée (lieu socialement déterminé : salle, parlement...)

– locale (rassemble matériaux plusieurs sites)

– synchrone (temps antérieurs, langage)

– Ne pas traiter les agents comme des "marionettes'', tous acteurs : possible de faire simulations multi-agents? Adaptatifs?

– Relations ''sociales'' durables car portées également par objets, institutions : sinon société de babouins, limitées et coûteuses (en temps) à entretenir!

De la justification, Boltanski & Thévenot, 2001

– Comment individus parviennent à accord? Définition d'un monde commun?

– Six « mondes » différents, avec « grandeurs » définies différemment, ce qui est important ou accessoire :

• Inspiré (artiste, créativité, individualité isolé)

• Domestique (famille, tradition, hiérarchie)

• Opinion (communication, célébrité, journalisme)

• Civique (collectif, solidarité, légalité)

• Marchand (gagneur, concurrence, richesse, commerce)

• Industriel (technique, scientifique, standard, efficacité, expert)

– Situation réelle :

• soit un seul monde, implicitement ou grâce à contexte, préparation des circonstances (examen, procès...)

• Mélange des mondes (interruption concert car chef orchestre (très inspiré) soutient dictature)

Des difficultés spécifiques

• Difficulté intégrer complexité humains

• Modèles simples ou simplistes?• Modèles des phénomènes sociaux (Bruce Edmonds,

http://bruce.edmonds.name/cacd/cacd.html):• Compromis entre : validité, formalité, simplicité et

généralité– économistes préfèrent formalité à validité– sciences empiriques essentiel validité, puis

formalité (permet de construire connaissance et de la transmettre), simplicité c'est bien mais en général pas possible et la généralité point faible qui va être sacrifié?

• Expertise illégitime (Galam, Le Monde)

Dangers de la physique sociale

• Ingénierie de la société, modèle surplombant société, héritage 2ème guerre :

– ``our knowledge of [social] mechanisms [..] is essential for self-optimization of the society as a whole.'' (Barabasi, Nature, 2007)

– Optimisation présuppose accord préalable sur objectifs (fluidité piétons La Mecque, Helbing)

– Dangers potentiels de la centralisation des données sociales (commerces franchisés, pouvoir politique)

• Insertion démocratique de ces modèles ?

– danger effet boîte noire (Schelling et « la ségrégation urbaine, une fatalité », Pour la science janvier 2006)

– Modèle = enjeu, plongé dans conflits (climat, pêcheries...)

– Pas prédiction, réfléxion, outil d'apprentissage complexité réalité ? (Allen)

Dangers de la physique sociale

Transformer le social pour l'expliquer ?

• Données numériques• Mathématiques pertinentes• Explication !?

Labo

Monde

SociétésContrôle socialLimites…Démocratie?

SimplificationsSimplifications ApplicationsApplications

Quelle société pour une physique sociale?

• Exemple : gestion forêts, avant vues comme des créations d'une nature indisciplinée, puis comme la production de certaines espèces recensées, gérées, et peu après replantées suivant des plans géométriques...

• Dominique Pestre :

"Toute modélisation "scientifique" du social repose sur des rationalitées simplistes des acteurs car il faut pouvoir les décrire algorithmiquement. Cette vision mathématique a naturellement tendance a homogénéiser les différents corps sociaux, points de vue, forces en présence pour trouver un 'optimum rationnel' en fonction de buts communs devant donc être accepté par tous. Le social ressemble à une campagne militaire... très différent des sciences sociales européennes d'avant-guerre, qui voulaient comprendre un univers dans ses tensions et ses constructions multiples de significations, la divergence d'intérêts, les violences subies ou les valeurs différentes qui prévalent dans les différents groupes. »

Société - individu• Individualisme méthodologique – holisme : bons arguments

contre ces deux approches!

• Contre individualisme : Emile Durkheim (1890) : "pareille méthode ne peut donner de résultats objectifs [car] l'individu ainsi conçu n'existe pas dans la réalité. L'homme véritable fait partie d'un temps et d'un pays, il a des idées, des sentiments qui ne viennent pas de lui, mais de son entourage; il a des préjugés, des croyances; il est soumis à des règles d'action qu'il n'a pas faites et qu'il respecte pourtant".

• Société existe? Où? "la classe ouvrière veut ceci ou pense cela"?

• Aller du simple au complexe, alors rien n'est plus complexe, contradictoire, ambivalent, imprévisible, qu'un individu! C'est au niveau de l'ensemble qu'il devient possible d'observer des régularités, des tendances. L'analyse des statistiques du suicide permet ainsi de découvrir des déterminants sociaux d'une pathologie sociale, mais ne peut en aucune façon expliquer le suicide d'un ami.

• Contraire physique qui part micro 'simple' mais également régularités macro?

Modèles (Cartwright)

Idéalisation galiléenne● Conditions très irréalistes● Si bien menée, portée

universelle : capacité● Ne dit pas ce qui se passera

concrètement

Prototype● Modèle "réduit"● Pas de portée générale● Si bien construit, prédit comportement grandeur nature d'une machine précise

Entre ces deux types de modélisation● Ni prédiction précise...● ni portée générale !● Intérêt?

• Sciences tirent leur force d’un double mouvement : – confinement dans laboratoires, travail sur objets

simplifiés, loin de la complexité du monde réel– confrontation des résultats aux objections des pairs

• Fiabilité des résultats scientifiques dépend crucialement de cette deuxième étape, de nature collective, limitée à communauté savante.

• Objets de science se répandent dans la société : il faut étendre le pouvoir d’objection aux citoyens, pour garantir la fiabilité des résultats scientifiques en dehors des laboratoires, pour montrer que ce qui a été éliminé avec succès au laboratoire comme insignifiant ne joue pas, dans le nouveau milieu, un rôle crucial.

Expertise et savoir de laboratoire

De la critique Boltanski, 2009

– Différence entre la réalité (construite par la société, les institutions) et le monde (tout ce qui arrive, non formalisé)

– contradiction herméneutique : entre bon/mauvais côté institutions, leur indispensable rôle de coordination et leur fragilité face à la domination, le manque de confiance que l'on a dans les institutions qui peuvent être appropriées par certains à leur profit.

– Insuffisance de l'auto-organisation des normes : justification demande « montée en généralité », recours à des justifications qui dépassent la situation précise

L’Univers mathématisé

• Observations précises de Tycho Brahé

• Grandeurs mathématiques :– Planète ≡ point (m, r)– Force = G mm’/r2

– Mouvement ∼ force• Permet de calculer

trajectoires des planètes• Désaccord ? Prédiction de

planètes inconnues !

Veermer, l’AstronomeVeermer, l’Astronome

Newton : gravitation universelle (~ 1680)