La définition de Systèmes
La théorie générale des systèmes (ou systémique)
Il s'agit d'un projet théorique visant à rendre compte de l'apparition de propriétés émergentes dans un objet (le système) formé par l'intégration d'un certain nombre d'objets plus simples (les éléments).
La théorie générale des systèmes (ou systémique), énoncée par Ludwig von Bertalanffy, vise à dépasser la distinction entre holisme et réductionnisme en montrant que « le tout est plus que la somme des parties ». Ainsi, elle pense rendre compte de l'apparition au niveau du système de propriétés qui ne sont possédées par aucun des éléments considéré isolément. Une telle idée a souvent été reprise, mais le gain de précision obtenu depuis la prise en compte d'aspects complémentaires, et notamment de la dimension historique, ont conduit les auteurs contemporains à se distancier nettement de Bertalanffy.
Les systèmes classiques
Bertalanffy insiste sur l'universalité de l'organisation du monde en systèmes hiérarchisés, structurés en niveaux de détermination dont chacun représente une unité globale, formée d'unités élémentaires de plus faible grain. Les influences réciproques de ces unités engendrent les traits phénoménologiques de l'unité de grain plus élevé, dont les propriétés ne peuvent pas être décrites à l'aide des seules catégories causales relevées au niveau des unités élémentaires. La théorie justifie à la fois l'autonomie causale des divers niveaux d'organisation et la possibilité de ramener le déterminisme au fonctionnement d'unités de grain plus fin, dès lors que l'on insiste sur l'interaction entre celles-ci plus que sur les propriétés élémentaires de chacune d'elles.
C'est plus particulièrement aux objets vivants que Pierre Weiss applique une analyse systémique, en montrant concrètement comment les interactions entre éléments conduisent à une auto-organisation de l'ensemble. Pour lui, le concept de système est avant tout fonctionnel: ce qui spécifie un objet comme système, c'est une certaine stabilité de configuration dans l'espace et dans le temps, en dépit d'une variabilité notable des éléments constituants. Le système est donc un nœud relatif d'invariance homéostatique, maintenu par les interactions entre des éléments dont chacun possède une marge notable de variabilité.
Ces auteurs traitaient en fait de deux problèmes connexes, qu'il a semblé ensuite utile de distinguer:
- L'émergence de propriétés propres à chaque niveau d'intégration.
- Le réglage du résultat d'une interaction entre éléments unis par une causalité circulaire.
Le postulat fondateur est que, dans un système vivant, l'interaction suffit pour rendre compte de l'émergence, seuls pouvant exister des systèmes dans lesquels les processus d'interaction n'ont pas conduit à la dislocation du système. Le but de la recherche est alors d'expliciter la façon dont l'interaction entre éléments conduit aux propriétés émergentes du système.
Mais une difficulté se présente: il n'est généralement pas possible, dans un objet vivant, de reconnaître toutes les interactions pertinentes entre éléments, ni d'ailleurs de décomposer tous les traits observables en propriétés réductibles à des interactions élémentaires. On doit alors dissocier méthodologiquement les problèmes d'émergence et les problèmes d'interaction. Aussi, le questionnement sur l'émergence a conduit François Jacob à créer le concept d'intégron pour désigner un objet matériel situé à un niveau précis de l'organisation hiérarchique du vivant. On admet en droit que tout fonctionnement d'intégron résulte de l'interaction entre sous-intégrons de grain plus fin, mais il ne s'ensuit pas pour autant que l'objectif premier soit d'analyser ces interactions organisatrices. La perspective systémique se limite à définir les propriétés propres à chaque intégron et la nature des relations qui unissent les différents intégrons. Chaque intégron relève de son propre niveau causal et définit les questions pertinentes qui peuvent être posées à son égard. Ainsi, Jacques Paillard, dans l'étude du système nerveux, dissocie ainsi les questions concernant le fonctionnement de l'intégron, défini par les modes possibles de succession de ses états, sa structure, c'est-à-dire le mode d'intégration des intégrons de grain plus fin, et sa fonction, qui définit la relation avec un intégron de niveau supérieur.
Par contre, c'est sur les processus d'interaction entre éléments que porte l'analyse de Pierre Delattre. Ce but le conduit à s'intéresser plus particulièrement aux processus de causalité circulaire, qui lui paraissent décisifs pour fonder la notion même de système. Un processus de causalité linéaire, dans son principe, se prête à prédiction et, notamment, entraîne une proportionnalité entre la cause et les effets. En revanche, un système causal circulaire (où a influence b, b influence c et c influence a) se prête mal à prédiction, et ce d'autant moins que les boucles causales se multiplient. Le mécanisme décisif pour le réglage du système tient plus au mode d'arrangement des éléments (c'est-à-dire à la structure du système) qu'à l'intensité, voire à la nature, des inputs qui y pénètrent.
Tel qu'il est considéré par Delattre, le système est un objet formel dont le fonctionnement résultant peut être analysé à partir d'une description portant à la fois sur sa structure, les propriétés de ses éléments et les interactions avec l'environnement (inputs et outputs). L'étude d'un système particulier vise à prévoir son fonctionnement à partir de la connaissance de sa structure et de son environnement. Ce qui doit être expliqué n'est pas tant la fonction homéostatique réalisée par le fonctionnement, que l'ensemble des changements d'état que le système peut subir. Ainsi, si l'on veut que le système ait quelque pertinence biologique, on ne peut négliger la dimension historique qui introduit aussi des changements non réversibles, ayant pourtant une valeur régulatrice. On ne peut plus alors parler d'homéostase, mais d'une homéorrhèse qui, après un écart d'avec le décours habituel, ramène l'évolution du système vers la réalisation d'une forme possédant des caractéristiques fonctionnelles normales.
L'actualité des systèmes
L'actualisation de la notion de systèwme tient à la fois à une formalisation plus précise permettant une description affinée de mécanismes interactifs, à un réalisme accru dans le choix des objets analysés et à une meilleure prise en compte de leur historicité. Les progrès réalisés permettent à une grille systémique de décrire des résultats qui échappaient aux méthodes analytiques antérieures.
Les méthodes connexionnistes, réalisées à partir d'objets formels qui sont des neuromimes, initialement conçus comme des modèles de neurones, se sont montrées aptes à générer des propriétés dynamiques mimant des opérations réalisées par le système nerveux, voire des opérations cognitives. Un neurone formel représente une approximation très simpliste d'un neurone réel. Aussi le but premier de la méthode n'est pas de décrire exhaustivement les propriétés du système nerveux, ou de quelque autre système naturel que ce soit, mais de montrer comment une forme d'organisation d'éléments réactifs peut engendrer des propriétés fonctionnelles complexes. Ce qui est étudié correspond donc davantage à la valeur organisatrice de l'arrangement d'éléments, autrement dit relève plus d'une logique de l'interaction que d'une logique de l'émergence. Aussi la méthode a pu être utilisée avec succès sur des objets relativement éloignés des objets vivants.
Une approche nouvelle est liée à la prise en compte des phénomènes de complexité propres à des structures dites dissipatives, qui sont éloignées de l'équilibre thermodynamique et sont en incessant échange d'énergie avec leur environnement, voire n'existent qu'au prix d'un perpétuel renouvellement des éléments qui les constituent (les systèmes dynamiques). Ces caractères sont d'ailleurs ceux des objets vivants. En particulier, l'étude du niveau le plus intégré de tels objets ne se caractérise pas principalement par un retour répété à un état d'équilibre, mais par un développement constant sous l'influence à la fois des interactions entre éléments et du flux d'inputs qui conditionne leur existence.
Enfin, une problématique plus directement orientée vers la biologie cherche à caractériser un certain nombre de degrés décisifs dans l'organisation hiérarchique du vivant. Faustino Cordón définit comme unités de niveau d'intégration des objets qui constituent des organismes et se caractérisent par une rupture claire dans les formes de causalité pertinentes pour l'analyse explicative. Le nombre de ces ruptures n'est pas indéfini, et Cordón ne distingue dans le monde vivant que trois unités de niveau, qui ont aussi signification de stades successifs apparus au cours de la phylogenèse:
- Le stade d'un organite cellulaire (qualifié de basibionte): il imposant un certain mode d'intervention aux réactions biochimiques qui se déroulent en son sein.
- Le stade de la cellule.
- Le stade de l'organisme pluricellulaire.
Ces divers prolongements de l'ancienne théorie de Bertalanffy conservent la propriété d'insister diversement sur les processus d'interaction ou les processus d'émergence. Ils insistent tous sur le caractère organisateur d'une causalité formelle. Par contre, ils diffèrent entre eux par l'importance attribuée au mode de causalité matérielle propre à chaque niveau et au degré de cohérence causale que l'on peut définir à chaque niveau.