La complexité caractérise le comportement d un système dont les composants interagissent localement et de façon non liné
Complexité

La complexité caractérise le comportement d'un système dont les composants interagissent localement et de façon non linéaire, ce qui se traduit par un comportement difficilement prédictible, « sans coordination centrale, sans plan établi par un architecte, et menant spontanément à l'émergence de structures complexes » (Alain Barrat). Le système peut être composé d'un grand nombre d'éléments, mais le chaos déterministe montre qu'un tout petit petit nombre peut suffire.
Le mot complexe vient du latin complexus, qui signifie embrasser, comprendre ou ce qui est tissé ensemble. La complexité est un concept valise que l'on retrouve dans de multiples contextes :
- Complexité de Kolmogorov (informatique),
- Complexité computationnelle (informatique),
- Pensée complexe d'Edgar Morin (philosophie),
- Ingénierie des systèmes,
- Complexité intégrative (psychologie),
- Théorie de la complexité (médecine),
- Systèmes complexes (multidisciplinaires).
C'est une notion utilisée dans de nombreux domaines : philosophie, épistémologie (notamment par Anthony Wilden ou Edgar Morin), physique, biologie (par exemple par Henri Atlan), théorie de l'évolution (par exemple Pierre Teilhard de Chardin), écologie,, sociologie, ingénierie, informatique ou sciences de l’information. Selon le domaine, la notion de complexité peut être très variable.
Plus généralement, la complexité est une notion centrale, bien que très difficile à définir, de la systémique qui étudie les systèmes, leur dynamique et leurs propriétés en général (voir science du complexe).
Simplicité, complication et complexité
Dans le langage courant, la notion de complexité s'oppose souvent à celle de simplicité, et est souvent confondue avec la notion de complication.
Exemples de structures simples
- Les gaz « constitués de nombreux atomes interagissant faiblement et dont il émerge une structure homogène pouvant être décrite par une relation simple. »
Exemples de structures compliquées


- Un cockpit d'avion est un exemple de structure compliquée et non complexe car même s'il est composé de « nombreuses parties en interaction, [ces parties] sont agencées selon un plan préconçu » (Alain Barrat), plan qu'il est possible de prédire en partant des propriétés des parties.
- Un système de canalisation, pour les mêmes raisons que le cockpit d'avion.
Exemples de structures complexes
« Les systèmes complexes se manifestent par des interactions « spontanées » entre fourmis qui font émerger l'architecture complexe de la fourmilière, entre cellules biologiques qui s'auto-organisent pour former le squelette cellulaire ou entre les supporters d'un stade qui créent une ola. Toutes ces caractéristiques sont difficiles à prédire en partant des propriétés des parties. » (Pablo Jensen, physicien à l'ENS de Lyon)
- Un plat de spaghettis est une structure complexe car lorsque nous versons nos spaghettis dans notre assiette, nous ne les agençons pas selon un plan préconçu et pourtant ils forment bien une structure complexe dont les « caractéristiques sont difficiles à prédire en partant des propriétés des parties » (Pablo Jensen).
- Une Ola qui émerge spontanément dans un stade lors d'un match.
Passage d'un système simple à un système complexe
Il arrive qu'un système simple devienne un système complexe et vice versa.
Exemple d'un système simple qui devient complexe : les changements de phase de l'eau. « Quand un nuage de vapeur se transforme en glaçon, le simple devient complexe. »
Il arrive aussi qu'un système complexe redevienne simple comme en témoigne l'évolution de certaines plantes (nénuphars, lentilles d'eau, etc.) qui ont oscillé entre milieu terrestre et milieu aquatique (sortie de l'eau puis retour au milieu aquatique) au cours de leur évolution. En effet, « lorsque de nouvelles contraintes environnementales s'exercent sur une espèce, la sélection naturelle peut simplifier ou faire disparaître les structures complexes [évolution simplificatrice] qui avaient été sélectionnées chez les ancêtres. » Ce phénomène peut se traduire par des réductions foliaires ou florales notamment.
Le phénomène d'évolution simplificatrice rencontré par certaines espèces semble infirmer le concept du schéma de la pyramide de la complexité, qui de par sa forme pyramidale (de la base vers le sommet), peut laisser penser que notre monde tendrait vers toujours plus de complexité. Il semblerait au contraire que « l'évolution [des espèces] n'a ni but, ni sens prédéterminé. »
La redondance
La redondance n'est pas la répétition à l'identique, mais le déploiement d'une multitude de versions différentes d'un même schéma ou motif (en anglais pattern).
Alors, il est possible de modéliser la complexité en termes de redondance fonctionnelle, comme le restaurant chinois où plusieurs fonctions sont effectuées en un même endroit d'une structure.
Pour la complication, le modèle serait la redondance structurelle d'une usine où une même fonction est exécutée en plusieurs endroits différents d'une structure.
1 - La redondance structurelle désigne des structures différentes pour exécuter une même fonction, comme le double circuit de freinage d'une voiture automobile ou plusieurs ateliers différents ou usines différentes pour fabriquer une même pièce ou un même engin. La redondance structurelle caractérise la « complication ». La redondance structurelle s'illustre avec le double circuit de freinage pour plus de sécurité dans des véhicules automobiles modernes et avec les multiples circuits de commande électrique, hydraulique et pneumatique des engins de guerre pour les ramener au bercail avec leur équipage après des dégâts du combat.
2 - La redondance fonctionnelle est celle de la multiplicité de fonctions différentes exécutées en un point d'une structure, comme un atelier d'artisan qui exécute différentes opérations sur différents matériaux. La redondance fonctionnelle caractérise la « complexité » et condition de l'auto-organisation chez Henri Atlan. C'est la « variété » chez le neuropsychiatre Ross W. Ashby passé à la cybernétique.
La complication est de l’ordre de la redondance structurelle d’une configuration avec (cum) beaucoup de plis (latin : plico, are, atum : plier). La complication, multiplication, duplication et réplication sont de la même série des plis et plissements. C'est la multiplicité des circuits de commande pour effectuer une même fonction.
La complexité est une configuration avec (cum) un nœud (plexus) d’entrelacements d’enchevêtrements. Alors, la complexité est de l’ordre de la redondance fonctionnelle, comme un restaurant qui présente un menu de 40 plats différents. Une machine à bois combinée d'artisan qui scie, rabote, perce, et tutti quanti est représentative de cette complexité, comme une perceuse électrique d'amateur avec une multiplicité d'accessoires pour différentes fonctions.
La complexité du point de vue de la théorie de l’information
Une notion de complexité est définie en Théorie algorithmique de l'information.
Complexité algorithmique
La théorie de la complexité des algorithmes étudie formellement la difficulté intrinsèque des problèmes algorithmiques. Elle définit des classes de complexité (ex. : P, NP) pour classer les problèmes algorithmiques.
Complexité de Kolmogorov
La théorie de la complexité de Kolmogorov définit la complexité d’un objet fini par la taille du plus petit programme informatique (au sens théorique) qui permet de produire cet objet. Ainsi, un texte compressible a une faible complexité et contient peu d’informations. C’est d’ailleurs pourquoi les utilitaires de compression généralistes ne peuvent pas comprimer des fichiers totalement aléatoires (opération « par nature » impossible), mais uniquement des fichiers dont on sait à l’avance qu’ils comportent une certaine redondance qui se traduit par des corrélations.
Autres complexités
- Système complexe.
La complexité du point de vue des sciences physiques
Les sciences physiques ont été longtemps dominées par le paradigme de simplicité, formalisé par la philosophie réductionniste de René Descartes. À partir du XXe siècle, la science de la complexité s'est progressivement structurée, souvent à partir des travaux de physiciens et de physiciens mathématiciens ; les concepts et les outils qui lui sont associés ont essaimé dans les sciences physiques.
Le concept d'émergence : propriété collective d'un système qu'il est difficile ou impossible de relier aux propriétés de ses composants :
- Au XIXe siècle, la physique statistique, sous l'impulsion de L. Boltzmann et de J.C. Maxwell, a relié les propriétés collectives des gaz, comme la pression ou la température, aux propriétés moyennes des molécules qui les composent. On parlera ici d'émergence faible, car si le lien causal est peu perceptible pour un observateur, les propriétés se déduisent sans ambiguïté des propriétés des composants.
- Dans le même domaine, L. Boltzmann a fondé les bases microscopiques de l'entropie thermodynamique, introduite par Clausius pour caractériser les limites théoriques au rendement des machines à vapeur. Il s'agit d'une émergence forte, car la croissance de l'entropie a pour signature la flèche du temps ; le temps s'écoule de manière irréversible à notre échelle, alors que le temps est parfaitement réversible à l'échelle des molécules.
- Les transitions de phases, comme la vaporisation d'un liquide ou la formation de la glace, désignent la transformation physique d'un système d'un état (par ex. liquide) en un autre (par ex. gaz), induite par la variation d'un paramètre externe (la température) ; ces comportements observables à notre échelle sont difficilement reliables à l'évolution des composants microscopiques.
Le chaos déterministe, pressenti par Henri Poincaré et formalisé 50 ans plus tard (le terme aurait été fixé par (en)), caractérise une extrême sensibilité aux conditions initiales de certains systèmes dynamiques, qui rend leur comportement pratiquement imprédictible. Beaucoup de solutions d'équations clefs de la physique ont des solutions chaotiques, par exemple :
- Les équations de Newton : comme l'a démontré Poincaré, les solutions pour la dynamique de N corps en interaction gravitationnelle présentent des ilots de solutions périodiques au milieu de solutions chaotiques imprédictibles. L'astrophysicien J. Laskar a ainsi démontré le caractère chaotique – à l'échelle de millions d'années – des trajectoires des planètes internes du système solaire.
- Les équations de la météorologie ont des solutions chaotiques, qui rend la prévision du temps très aléatoire au-delà de quelques jours. Historiquement, c'est la première mise en évidence numérique du chaos déterministe, faite par le météorologue E.Lorenz en 1963.
- Les turbulences dans les écoulements de fluides sont modélisées par l'apparition de solutions chaotiques dans les équations de Navier Stokes.
L'auto-organisation et la morphogenèse : le second principe de la thermodynamique implique la croissance de l'entropie des systèmes en interaction et donc la croissance globale du désordre. Les scientifiques se posent toujours la question de l'origine dans ce contexte des structures ordonnées (comme les systèmes biologiques) qui correspondent à des baisses locales d'entropie. Le problème reste ouvert, malgré les progrès comme la notion de structure dissipative, développée par le chimiste Ilya Prigogine.
La physique s'est longtemps attachée à l'étude des systèmes bien définis et bien catégorisés, par exemple : les propriétés spécifiques des solides/liquides/gaz, les cristaux, les milieux homogènes, etc. Alors que dans la nature, beaucoup de systèmes sont difficilement rangeables dans ces catégories. Le prix Nobel français Pierre-Gilles de Gennes a été un des premiers à « s'attaquer à des problèmes de transition ordre-désordre dans des matériaux aussi complexes que les polymères, les gels, les cristaux liquides et plus récemment la matière granulaire ». Désormais, la physique de la matière molle ou celle du tas de sable ont acquis leur noblesse dans la hiérarchie des problèmes de la physique.
En raison de leur caractère générique, les concepts liés à la complexité ont rarement un pouvoir heuristique, mais jouent un rôle déterminant dans la compréhension globale des systèmes physiques.
La complexité en biologie
« La plus lourde tare imposée par la culture occidentale à l'évolutionnisme est la doctrine du progrès. »
— Stephen Jay Gould.
La conception occidentale de la complexité qui émerge par étape chez les systèmes vivants et mène au progrès est une illusion liée en grande partie à une vision très anthropocentrée du monde vivant, qui s’accompagne de biais épistémiques tels que le macrobiocentrisme (ignorance du monde microbien au profit des macro-organismes) et l’essentialisme (modèle des plans d'organisation idéaux). Cette conception, imprégnée de la chaîne des êtres d'Aristote, est transposée dans un contexte évolutionniste au XIXe siècle, et est aujourd'hui encore prégnante.
Selon cette conception occidentale, deux grands principes semblent intervenir de manière répétitive : la « juxtaposition » d’entités identiques, puis leur « intégration » dans des entités plus complexes, dont elles constituent alors des parties (concept épistémologique de Georges Chapouthier).
La systématique phylogénétique a réfuté cette conception occidentale en remettant sur le devant de la scène l'idée d'une évolution en mosaïque : un organisme n'est pas le reflet d'un plan idéel, mais une mosaïque unique de caractères qui est le fruit de la contingence de son histoire évolutive. La complexité et le progrès sont des notions subjectives qui n'ont rien à voir avec l'évolution biologique : « l'histoire de la vie raconte un chemin discontinu, mêlant innovations et pertes – un chemin erratique et souvent réversible ».
Une étude formelle de la complexité biologique
Toutefois, dans son livre "The Logic of Chance", (en) consacre un chapitre entier à l'origine de la complexité biologique. Il considère que « l'augmentation de la complexité est […] une tendance évolutive majeure » et que « l'émergence et l'évolution de la complexité aux niveaux du génotype et du phénotype […] (représentent) un problème central, si ce n'est le problème central en biologie » (italique dans le texte original). Plus précisément, il se demande pourquoi l'évolution n'en est pas restée au niveau des procaryotes autotrophes les plus simples, et a en fait mené à l'émergence de procaryotes complexes et, surtout, et de façon beaucoup plus frappante, des eucaryotes, avec leur génome gigantesque et régulé de façon très élaborée, de nombreux types cellulaires ; et « même capables de développer des théories mathématiques de l'évolution ».
Dans la vision standard de l'évolution, une telle complexité serait apparue uniquement par le jeu de processus stochastiques, mais Koonin considère que cette affirmation, si elle est "raisonnable", n'en demeure pas moins "trop générale" pour être satisfaisante.
Koonin développe alors une théorie de l'évolution génomique non adaptative, dans laquelle l'évolution du génome n'est pas une adaptation, mais s'expliquerait grâce à une augmentation de l'entropie à la suite d'une sélection purifiante faible (weak purifying selection) et à une dérive génétique forte, en relation avec "des goulots d'étranglement de population" (population bottlenecks). Cette augmentation de l'entropie serait une "maladaptation" initialement impossible à surmonter – si ce n'est par l'adaptation fonctionnelle ultérieure de séquences à l'origine neutres, permettant aux organismes vivants de survivre à l'expansion de leur propre génome, d'où une diminution de l'entropie, variable selon les lignées.
Résilience des réseaux de flux complexes
"Les réseaux de flux pondérés sont des structures qui apparaissent naturellement lors de l'analyse de systèmes complexes."
Cyril Dion, en se basant sur les travaux d'Alexander C. Zorach et Robert E. Unlanowicz explique que la résilience des "réseaux de flux complexes (comme le sont nos systèmes économiques, sociaux et politiques) repose essentiellement sur deux facteurs : l'interconnectivité et la diversité."
Interconnectivité
"Capacité d'un milieu, d'un animal à se nourrir d'interactions très variées et très nombreuses". Exemple le rat d'égout, "capable de trouver un abri et de la nourriture presque n'importe où." Si son environnement change, ses chances de s'adapter sont plus grandes. Le panda géant constitue un contre-exemple car il se nourrit quasi exclusivement de bambou, si son environnement change, ses chances de s'adapter sont plus minces.
Diversité
Une illustration donnée par l'exemple nous est proposée par Cyril Dion dans son ouvrage Petit Manuel de Résistance Contemporaine : "Imaginez une forêt de pins, une monoculture, destinée à produire en masse et le plus rapidement possible du bois. Le jour où un incendie se déclence, ou une maladie attaque les arbres, la propagation est fulgurante et c'est l'ensemble de la forêt qui risque de partir en fumée ou d'être contaminée. A contrario, si votre forêt regorge d'essences différentes : des chênes, des hêtres, des charmes [...], certaines résisteront mieux au feu, d'autres à certains types d'infections, et la forêt en tant qu'ensemble sera plus à même de survivre aux chocs."
Pour Robert Ulanowicz, "la survie d'un système complexe dépend du juste équilibre entre son efficience (sa capacité à traiter du volume, rapidement) et sa résilience."
Le nombre et l’indépendance des parties
Un système complexe est composé d’un grand nombre de parties. Avec ce seul critère, tous les systèmes matériels seraient complexes sauf les particules, les atomes, les petits ions et les petites molécules. Mais un système peut avoir un grand nombre de parties sans avoir un mouvement très compliqué, si toutes les parties bougent de la même façon par exemple. Le critère de l’indépendance des parties est destiné à exclure ces cas. Mais il est difficile à définir précisément.
Tant qu’on considère un solide comme un corps parfaitement rigide, ses parties ne sont pas indépendantes les unes des autres. Quelques nombres, quelques variables d’état suffisent pour caractériser complètement l’état de mouvement du solide : position du centre d'inertie, vitesse de translation, vitesse de rotation. Le mouvement de chacune des parties est complètement déterminé par ces nombres. En revanche, si on étudie les vibrations du solide, les mouvements peuvent être beaucoup plus compliqués, parce que chaque partie peut avoir un mouvement différent des autres. Il en va de même pour un fluide. Pour décrire ces mouvements il faut beaucoup plus de variables d’état, un nombre infini en théorie. Dire ici que les parties sont indépendantes, ce n’est pas dire qu’elles n’interagissent pas avec les autres mais seulement que la connaissance de l’état d’une partie ne fournit pas ou peu d’informations sur l’état des autres parties.
Il y a une part de subjectivité et d'ambiguïté dans l’appréciation de l’indépendance des parties : un système mal connu peut sembler tout aussi bien complexe, car inexplicable, que très simple, en se contentant d'explications superficielles.
Complexité des organisations sociales
Une entreprise ou une administration par exemple sont des systèmes sociaux complexes dans la mesure où elles regroupent des valeurs différentes, des systèmes de pensées, des objectifs, des référentiels... différents dans lesquels les relations interpersonnelles, les techniques, les pratiques managériales sont imbriquées au profit d'un objectif métier, à vocation économique ou non. Dans toute organisation humaine, l'ordre est nécessaire, sous toute forme possible, pour faire cohabiter des systèmes de pensée individuels dans une organisation cohérente, et ce dans le temps. Sans ordre (objectifs collectifs ou individuels, notations, ressources humaines, ambiance, hiérarchie, intrapreneuriat, etc.) le système social ne tiendrait pas (entropie sociale) et passerait du simple au compliqué, puis au complexe et parfois au chaotique, irréversible.
Le paragraphe précédent doit être nuancé car les organisations humaines sont pour la plupart organisées selon un système compliqué basé sur une hiérarchie pyramidale où les décisions les plus importantes pour l'organisation sont prises par la direction (Paradigme Orange) ou par consensus (Paradigme Vert). Dans son livre Reinventing Organizations, Frédéric Laloux évoque les organisations humaines basées sur un Paradigme Opale qui constituent des systèmes d'organisation véritablement complexes (sans hiérarchie pyramidale) où le processus de décision souvent à l'œuvre est dit : par sollicitation d'avis (et donc sans décision unilatérale ou consensus).
En ce sens, les organisations qui fonctionnent selon un paradigme opale se rapprochent de l'organisation d'une fourmilière et de l'explication que nous donne le myrmécologue Luc Passera : « il convient d'attirer l'attention sur le rôle de la reine dans la société de fourmis. On a longtemps pensé qu'elle était le donneur d'ordres dans la fourmilière, exactement comme le fait un monarque dans les monarchies absolues. Il n'en est rien. Il n'y a pas de chef chez les fourmis. Les constructions les plus élaborées, les comportements de chasse les plus complexes naissent des interactions entre les individus. C'est la richesse de la communication, avec en particulier l'usage des phéromones, qui est la clé de leurs performances. Les fourmis sont un excellent exemple d'intelligence collective : elles trouvent ensemble des solutions insolubles pour un être seul. »
Quelques balises pour étudier la complexité
Les systèmes simples sont des objets d’étude privilégiés. Ce sont des systèmes que l’on peut caractériser lors d’une expérience et les résultats sont reproductibles. Cet intérêt de la simplicité explique en partie pourquoi on trouve dans tous les livres et les laboratoires de physique les mêmes géométries simples (cercle, sphère, cylindre...).
On peut dire qu’en première approximation « les systèmes complexes sont tous les systèmes : la complexité est la règle, la simplicité l’exception. »
- La connaissance précise de l’état présent d’un système complexe pose un problème : identification/détermination des paramètres.
- À partir du milieu du XXe siècle, l'étude des systèmes complexes s'est structurée en un domaine scientifique : la Science du complexe (ou science de la complexité) qui se caractérise par des outils et des concepts communs comme : émergence de propriétés collectives, auto-organisation, chaos déterministe. L’Institut de Santa Fe – créé par plusieurs physiciens dont Murray Gell-Mann, et dont le nom officiel est Institute for complexity – fait de l’étude de ce type de questions son activité majeure.
Appréhender la complexité concerne plusieurs domaines de connaissances, et rendre compte de la complexité du monde semble un objectif valide pour les chercheurs. Edgar Morin, sociologue et philosophe, propose dans « Introduction à la complexité » une approche de la complexité. On peut noter la capacité qu'a la complexité de remettre tout en question. Elle est l'entremêlement de plusieurs paramètres qui s'influencent les uns les autres. Or on a souvent isolé des définitions sans les mettre en relation les unes les autres, ce qui a ralenti le processus de compréhension de la complexité des systèmes étudiés.
La théorie générale des systèmes est parfois appelée systémique.
Complexité du Réel, Complexité du Virtuel
Dans le monde réel, une partie de la complexité provient de l'irrationalité des acteurs (et de leurs décisions) ainsi que de la multitude d'impacts dès que l'on considère un système ouvert. Dans le monde virtuel, des difficultés spécifiques apparaissent : l'identification des entités virtuelles, leurs définitions, leurs rôles, les règles que les humains leur appliquent, les processus d'authentification... Des critères de régulation s'appliquent sur les univers cibles et sur les manipulateurs/concepteurs.
Notes et références
- Dominique Lecourt (sous la direction de), Dictionnaire d'histoire et philosophie des sciences, Paris, puf, , 1195 p. (ISBN 978-2-13-054499-9), Article Complexité (pages 240-251)
- Philippe Pajot, « La naissance d'une théorie au carrefour des disciplines. », La Recherche, juillet - août 2018, p. 38 (lire en ligne).
- Dominique Leglu, « Plongée dans la complexité », La Recherche, juillet - août 2018, p. 3 (lire en ligne)
- Fisher J, Lindenmayer DB, Fazey I (2004) Appreciating ecological complexity: Habitat contours as a conceptual landscape model. Conserv Biol 18:1245–1253.
- Boero F et al. (2004) From biodiversity and ecosystem functioning to the roots of ecological complexity. Ecol. Complex. 1, 101–109.
- Trinh Xuan Thuan, La plénitude du Vide, Albin Michel, , 341 p. (ISBN 978-2-226-32642-3), p. 197
Evolution simplificatrice - Jardin des Plantes - Paris Complexification et simplification - L'évolution des plantes - Jardin des Plantes - Paris
Complexification et simplification - L'évolution des plantes - Jardin des Plantes - Paris - (en) Jacques laskar, « A numerical experiment on the chaotic behaviour of the Solar System », Nature 338, , p. 237-238 (DOI https://doi.org/10.1038/338237a0)
- La bipédie repose en fait sur une simplification des structures.
- Pascal Picq, Lucy et l’obscurantisme, Odile Jacob, , p. 185.
- (en) Stephen Jay Gould, The structure of evolutionary theory, Harvard University Press, , p. 588.
- Guillaume Lecointre, Corinne Fortin, Marie-Laure Le Louarn Bonnet, Guide critique de l'évolution, Humensis, , p. 87.
- Marc-André Selosse, Bernard Godelle, « L'évolution mène toujours au progrès », La Recherche, no 412, , p. 70.
- Laurent Cherlonneix, Jean-Claude Ameisen, Nouvelle représentation de la vie en biologie et philosophie du vivant, De Boeck Superieur, , p. 313.
- Marc-André Selosse, Bernard Godelle, « L'évolution mène toujours au progrès », La Recherche, octobre 2007numéro=412, p. 71.
- Koonin, Eugene V., The Logic of Chance : The Nature and Origin of Biological Evolution, Pearson Education, , 516 p. (ISBN 978-0-13-254249-4, 0132542498 et 0133381064, OCLC 711043216, lire en ligne)
- (en) Alexander C. Zorach et Robert E. Ulanowicz, « Quantifying the complexity of flow networks: How many roles are there? », Complexity, vol. 8, no 3, , p. 68–76 (ISSN 1099-0526, DOI 10.1002/cplx.10075, lire en ligne, consulté le )
- Dion, Cyril (1978-....)., Petit manuel de résistance contemporaine : récits et stratégies pour transformer le monde, Actes Sud, (ISBN 978-2-330-10144-2 et 2-330-10144-9, OCLC 1041854056, lire en ligne), p. 86
- Laloux, Frédéric. VerfasserIn., Reinventing organizations : an illustrated invitation to join the conversation on next-stage organizations (ISBN 978-2-9601335-5-4 et 2-9601335-5-2, OCLC 971267710, lire en ligne)
- Luc Passera, « Conclusion sur les fourmis », sur Futura (consulté le )
Voir aussi
- Science du complexe (ou science de la complexité)
- Théorie algorithmique de l'information
- Théorie de la simplicité
- Synergie
- Autopoïèse
- Systémique
- Système dynamique
- Holisme
- Simplexité
- Analyse décisionnelle des systèmes complexes
Liens externes
- Edgar Morin - sociologue, médiologue et philosophe français
- Programme européen MCX « Modélisation de la CompleXité »
- La révolution du complexe
- Complexité et évolution
- Complexite et informations
- Portail de la physique
Auteur: www.NiNa.Az
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La complexite caracterise le comportement d un systeme dont les composants interagissent localement et de facon non lineaire ce qui se traduit par un comportement difficilement predictible sans coordination centrale sans plan etabli par un architecte et menant spontanement a l emergence de structures complexes Alain Barrat Le systeme peut etre compose d un grand nombre d elements mais le chaos deterministe montre qu un tout petit petit nombre peut suffire Le mot complexe vient du latin complexus qui signifie embrasser comprendre ou ce qui est tisse ensemble La complexite est un concept valise que l on retrouve dans de multiples contextes Complexite de Kolmogorov informatique Complexite computationnelle informatique Pensee complexe d Edgar Morin philosophie Ingenierie des systemes Complexite integrative psychologie Theorie de la complexite medecine Systemes complexes multidisciplinaires C est une notion utilisee dans de nombreux domaines philosophie epistemologie notamment par Anthony Wilden ou Edgar Morin physique biologie par exemple par Henri Atlan theorie de l evolution par exemple Pierre Teilhard de Chardin ecologie sociologie ingenierie informatique ou sciences de l information Selon le domaine la notion de complexite peut etre tres variable Plus generalement la complexite est une notion centrale bien que tres difficile a definir de la systemique qui etudie les systemes leur dynamique et leurs proprietes en general voir science du complexe Simplicite complication et complexiteDans le langage courant la notion de complexite s oppose souvent a celle de simplicite et est souvent confondue avec la notion de complication Exemples de structures simples Les gaz constitues de nombreux atomes interagissant faiblement et dont il emerge une structure homogene pouvant etre decrite par une relation simple Exemples de structures compliquees Le cockpit d un avion Illustration metaphorique de la complication Les objets tuyaux integrent de nombreux facteurs taille diametre situation interconnexion robinets ce qui rend la comprehension compliquee mais non pas complexe Un cockpit d avion est un exemple de structure compliquee et non complexe car meme s il est compose de nombreuses parties en interaction ces parties sont agencees selon un plan preconcu Alain Barrat plan qu il est possible de predire en partant des proprietes des parties Un systeme de canalisation pour les memes raisons que le cockpit d avion Exemples de structures complexes Les systemes complexes se manifestent par des interactions spontanees entre fourmis qui font emerger l architecture complexe de la fourmiliere entre cellules biologiques qui s auto organisent pour former le squelette cellulaire ou entre les supporters d un stade qui creent une ola Toutes ces caracteristiques sont difficiles a predire en partant des proprietes des parties Pablo Jensen physicien a l ENS de Lyon Un plat de spaghettis est une structure complexe car lorsque nous versons nos spaghettis dans notre assiette nous ne les agencons pas selon un plan preconcu et pourtant ils forment bien une structure complexe dont les caracteristiques sont difficiles a predire en partant des proprietes des parties Pablo Jensen Une Ola qui emerge spontanement dans un stade lors d un match Passage d un systeme simple a un systeme complexeIl arrive qu un systeme simple devienne un systeme complexe et vice versa Exemple d un systeme simple qui devient complexe les changements de phase de l eau Quand un nuage de vapeur se transforme en glacon le simple devient complexe Il arrive aussi qu un systeme complexe redevienne simple comme en temoigne l evolution de certaines plantes nenuphars lentilles d eau etc qui ont oscille entre milieu terrestre et milieu aquatique sortie de l eau puis retour au milieu aquatique au cours de leur evolution En effet lorsque de nouvelles contraintes environnementales s exercent sur une espece la selection naturelle peut simplifier ou faire disparaitre les structures complexes evolution simplificatrice qui avaient ete selectionnees chez les ancetres Ce phenomene peut se traduire par des reductions foliaires ou florales notamment Le phenomene d evolution simplificatrice rencontre par certaines especes semble infirmer le concept du schema de la pyramide de la complexite qui de par sa forme pyramidale de la base vers le sommet peut laisser penser que notre monde tendrait vers toujours plus de complexite Il semblerait au contraire que l evolution des especes n a ni but ni sens predetermine La redondanceA l image d une foule de spectateurs un systeme complexe est compose de nombreux elements qui interagissent sans coordination centrale La redondance n est pas la repetition a l identique mais le deploiement d une multitude de versions differentes d un meme schema ou motif en anglais pattern Alors il est possible de modeliser la complexite en termes de redondance fonctionnelle comme le restaurant chinois ou plusieurs fonctions sont effectuees en un meme endroit d une structure Pour la complication le modele serait la redondance structurelle d une usine ou une meme fonction est executee en plusieurs endroits differents d une structure 1 La redondance structurelle designe des structures differentes pour executer une meme fonction comme le double circuit de freinage d une voiture automobile ou plusieurs ateliers differents ou usines differentes pour fabriquer une meme piece ou un meme engin La redondance structurelle caracterise la complication La redondance structurelle s illustre avec le double circuit de freinage pour plus de securite dans des vehicules automobiles modernes et avec les multiples circuits de commande electrique hydraulique et pneumatique des engins de guerre pour les ramener au bercail avec leur equipage apres des degats du combat 2 La redondance fonctionnelle est celle de la multiplicite de fonctions differentes executees en un point d une structure comme un atelier d artisan qui execute differentes operations sur differents materiaux La redondance fonctionnelle caracterise la complexite et condition de l auto organisation chez Henri Atlan C est la variete chez le neuropsychiatre Ross W Ashby passe a la cybernetique La complication est de l ordre de la redondance structurelle d une configuration avec cum beaucoup de plis latin plico are atum plier La complication multiplication duplication et replication sont de la meme serie des plis et plissements C est la multiplicite des circuits de commande pour effectuer une meme fonction La complexite est une configuration avec cum un nœud plexus d entrelacements d enchevetrements Alors la complexite est de l ordre de la redondance fonctionnelle comme un restaurant qui presente un menu de 40 plats differents Une machine a bois combinee d artisan qui scie rabote perce et tutti quanti est representative de cette complexite comme une perceuse electrique d amateur avec une multiplicite d accessoires pour differentes fonctions La complexite du point de vue de la theorie de l informationUne notion de complexite est definie en Theorie algorithmique de l information Complexite algorithmique Article detaille Theorie de la complexite des algorithmes La theorie de la complexite des algorithmes etudie formellement la difficulte intrinseque des problemes algorithmiques Elle definit des classes de complexite ex P NP pour classer les problemes algorithmiques Complexite de Kolmogorov Article detaille Complexite de Kolmogorov La theorie de la complexite de Kolmogorov definit la complexite d un objet fini par la taille du plus petit programme informatique au sens theorique qui permet de produire cet objet Ainsi un texte compressible a une faible complexite et contient peu d informations C est d ailleurs pourquoi les utilitaires de compression generalistes ne peuvent pas comprimer des fichiers totalement aleatoires operation par nature impossible mais uniquement des fichiers dont on sait a l avance qu ils comportent une certaine redondance qui se traduit par des correlations Autres complexites Systeme complexe La complexite du point de vue des sciences physiquesArticle detaille Science de la complexite Les sciences physiques ont ete longtemps dominees par le paradigme de simplicite formalise par la philosophie reductionniste de Rene Descartes A partir du XXe siecle la science de la complexite s est progressivement structuree souvent a partir des travaux de physiciens et de physiciens mathematiciens les concepts et les outils qui lui sont associes ont essaime dans les sciences physiques Le concept d emergence propriete collective d un systeme qu il est difficile ou impossible de relier aux proprietes de ses composants Au XIX e siecle la physique statistique sous l impulsion de L Boltzmann et de J C Maxwell a relie les proprietes collectives des gaz comme la pression ou la temperature aux proprietes moyennes des molecules qui les composent On parlera ici d emergence faible car si le lien causal est peu perceptible pour un observateur les proprietes se deduisent sans ambiguite des proprietes des composants Dans le meme domaine L Boltzmann a fonde les bases microscopiques de l entropie thermodynamique introduite par Clausius pour caracteriser les limites theoriques au rendement des machines a vapeur Il s agit d une emergence forte car la croissance de l entropie a pour signature la fleche du temps le temps s ecoule de maniere irreversible a notre echelle alors que le temps est parfaitement reversible a l echelle des molecules Les transitions de phases comme la vaporisation d un liquide ou la formation de la glace designent la transformation physique d un systeme d un etat par ex liquide en un autre par ex gaz induite par la variation d un parametre externe la temperature ces comportements observables a notre echelle sont difficilement reliables a l evolution des composants microscopiques Le chaos deterministe pressenti par Henri Poincare et formalise 50 ans plus tard le terme aurait ete fixe par en caracterise une extreme sensibilite aux conditions initiales de certains systemes dynamiques qui rend leur comportement pratiquement impredictible Beaucoup de solutions d equations clefs de la physique ont des solutions chaotiques par exemple Les equations de Newton comme l a demontre Poincare les solutions pour la dynamique de N corps en interaction gravitationnelle presentent des ilots de solutions periodiques au milieu de solutions chaotiques impredictibles L astrophysicien J Laskar a ainsi demontre le caractere chaotique a l echelle de millions d annees des trajectoires des planetes internes du systeme solaire Les equations de la meteorologie ont des solutions chaotiques qui rend la prevision du temps tres aleatoire au dela de quelques jours Historiquement c est la premiere mise en evidence numerique du chaos deterministe faite par le meteorologue E Lorenz en 1963 Les turbulences dans les ecoulements de fluides sont modelisees par l apparition de solutions chaotiques dans les equations de Navier Stokes L auto organisation et la morphogenese le second principe de la thermodynamique implique la croissance de l entropie des systemes en interaction et donc la croissance globale du desordre Les scientifiques se posent toujours la question de l origine dans ce contexte des structures ordonnees comme les systemes biologiques qui correspondent a des baisses locales d entropie Le probleme reste ouvert malgre les progres comme la notion de structure dissipative developpee par le chimiste Ilya Prigogine La physique s est longtemps attachee a l etude des systemes bien definis et bien categorises par exemple les proprietes specifiques des solides liquides gaz les cristaux les milieux homogenes etc Alors que dans la nature beaucoup de systemes sont difficilement rangeables dans ces categories Le prix Nobel francais Pierre Gilles de Gennes a ete un des premiers a s attaquer a des problemes de transition ordre desordre dans des materiaux aussi complexes que les polymeres les gels les cristaux liquides et plus recemment la matiere granulaire Desormais la physique de la matiere molle ou celle du tas de sable ont acquis leur noblesse dans la hierarchie des problemes de la physique En raison de leur caractere generique les concepts lies a la complexite ont rarement un pouvoir heuristique mais jouent un role determinant dans la comprehension globale des systemes physiques La complexite en biologieLa Marche du Progres scenario d inspiration lamarckienne illustre le redressement graduel du corps correspondant a une complexification de la tache locomotrice et une bipedie de plus en plus humaine Ce scenario obsolete est desormais infirme par de nombreuses donnees archeologiques la bipedie pouvant etre consideree comme une exaptation contenue dans le repertoire locomoteur des grands singes arboricoles La plus lourde tare imposee par la culture occidentale a l evolutionnisme est la doctrine du progres Stephen Jay Gould La conception occidentale de la complexite qui emerge par etape chez les systemes vivants et mene au progres est une illusion liee en grande partie a une vision tres anthropocentree du monde vivant qui s accompagne de biais epistemiques tels que le macrobiocentrisme ignorance du monde microbien au profit des macro organismes et l essentialisme modele des plans d organisation ideaux Cette conception impregnee de la chaine des etres d Aristote est transposee dans un contexte evolutionniste au XIX e siecle et est aujourd hui encore pregnante Selon cette conception occidentale deux grands principes semblent intervenir de maniere repetitive la juxtaposition d entites identiques puis leur integration dans des entites plus complexes dont elles constituent alors des parties concept epistemologique de Georges Chapouthier La systematique phylogenetique a refute cette conception occidentale en remettant sur le devant de la scene l idee d une evolution en mosaique un organisme n est pas le reflet d un plan ideel mais une mosaique unique de caracteres qui est le fruit de la contingence de son histoire evolutive La complexite et le progres sont des notions subjectives qui n ont rien a voir avec l evolution biologique l histoire de la vie raconte un chemin discontinu melant innovations et pertes un chemin erratique et souvent reversible Une etude formelle de la complexite biologique Toutefois dans son livre The Logic of Chance en consacre un chapitre entier a l origine de la complexite biologique Il considere que l augmentation de la complexite est une tendance evolutive majeure et que l emergence et l evolution de la complexite aux niveaux du genotype et du phenotype representent un probleme central si ce n est le probleme central en biologie italique dans le texte original Plus precisement il se demande pourquoi l evolution n en est pas restee au niveau des procaryotes autotrophes les plus simples et a en fait mene a l emergence de procaryotes complexes et surtout et de facon beaucoup plus frappante des eucaryotes avec leur genome gigantesque et regule de facon tres elaboree de nombreux types cellulaires et meme capables de developper des theories mathematiques de l evolution Dans la vision standard de l evolution une telle complexite serait apparue uniquement par le jeu de processus stochastiques mais Koonin considere que cette affirmation si elle est raisonnable n en demeure pas moins trop generale pour etre satisfaisante Koonin developpe alors une theorie de l evolution genomique non adaptative dans laquelle l evolution du genome n est pas une adaptation mais s expliquerait grace a une augmentation de l entropie a la suite d une selection purifiante faible weak purifying selection et a une derive genetique forte en relation avec des goulots d etranglement de population population bottlenecks Cette augmentation de l entropie serait une maladaptation initialement impossible a surmonter si ce n est par l adaptation fonctionnelle ulterieure de sequences a l origine neutres permettant aux organismes vivants de survivre a l expansion de leur propre genome d ou une diminution de l entropie variable selon les lignees Resilience des reseaux de flux complexes Les reseaux de flux ponderes sont des structures qui apparaissent naturellement lors de l analyse de systemes complexes Cyril Dion en se basant sur les travaux d Alexander C Zorach et Robert E Unlanowicz explique que la resilience des reseaux de flux complexes comme le sont nos systemes economiques sociaux et politiques repose essentiellement sur deux facteurs l interconnectivite et la diversite Interconnectivite Capacite d un milieu d un animal a se nourrir d interactions tres variees et tres nombreuses Exemple le rat d egout capable de trouver un abri et de la nourriture presque n importe ou Si son environnement change ses chances de s adapter sont plus grandes Le panda geant constitue un contre exemple car il se nourrit quasi exclusivement de bambou si son environnement change ses chances de s adapter sont plus minces Diversite Une illustration donnee par l exemple nous est proposee par Cyril Dion dans son ouvrage Petit Manuel de Resistance Contemporaine Imaginez une foret de pins une monoculture destinee a produire en masse et le plus rapidement possible du bois Le jour ou un incendie se declence ou une maladie attaque les arbres la propagation est fulgurante et c est l ensemble de la foret qui risque de partir en fumee ou d etre contaminee A contrario si votre foret regorge d essences differentes des chenes des hetres des charmes certaines resisteront mieux au feu d autres a certains types d infections et la foret en tant qu ensemble sera plus a meme de survivre aux chocs Pour Robert Ulanowicz la survie d un systeme complexe depend du juste equilibre entre son efficience sa capacite a traiter du volume rapidement et sa resilience Le nombre et l independance des partiesUn systeme complexe est compose d un grand nombre de parties Avec ce seul critere tous les systemes materiels seraient complexes sauf les particules les atomes les petits ions et les petites molecules Mais un systeme peut avoir un grand nombre de parties sans avoir un mouvement tres complique si toutes les parties bougent de la meme facon par exemple Le critere de l independance des parties est destine a exclure ces cas Mais il est difficile a definir precisement Tant qu on considere un solide comme un corps parfaitement rigide ses parties ne sont pas independantes les unes des autres Quelques nombres quelques variables d etat suffisent pour caracteriser completement l etat de mouvement du solide position du centre d inertie vitesse de translation vitesse de rotation Le mouvement de chacune des parties est completement determine par ces nombres En revanche si on etudie les vibrations du solide les mouvements peuvent etre beaucoup plus compliques parce que chaque partie peut avoir un mouvement different des autres Il en va de meme pour un fluide Pour decrire ces mouvements il faut beaucoup plus de variables d etat un nombre infini en theorie Dire ici que les parties sont independantes ce n est pas dire qu elles n interagissent pas avec les autres mais seulement que la connaissance de l etat d une partie ne fournit pas ou peu d informations sur l etat des autres parties Il y a une part de subjectivite et d ambiguite dans l appreciation de l independance des parties un systeme mal connu peut sembler tout aussi bien complexe car inexplicable que tres simple en se contentant d explications superficielles Complexite des organisations socialesUne entreprise ou une administration par exemple sont des systemes sociaux complexes dans la mesure ou elles regroupent des valeurs differentes des systemes de pensees des objectifs des referentiels differents dans lesquels les relations interpersonnelles les techniques les pratiques manageriales sont imbriquees au profit d un objectif metier a vocation economique ou non Dans toute organisation humaine l ordre est necessaire sous toute forme possible pour faire cohabiter des systemes de pensee individuels dans une organisation coherente et ce dans le temps Sans ordre objectifs collectifs ou individuels notations ressources humaines ambiance hierarchie intrapreneuriat etc le systeme social ne tiendrait pas entropie sociale et passerait du simple au complique puis au complexe et parfois au chaotique irreversible Le paragraphe precedent doit etre nuance car les organisations humaines sont pour la plupart organisees selon un systeme complique base sur une hierarchie pyramidale ou les decisions les plus importantes pour l organisation sont prises par la direction Paradigme Orange ou par consensus Paradigme Vert Dans son livre Reinventing Organizations Frederic Laloux evoque les organisations humaines basees sur un Paradigme Opale qui constituent des systemes d organisation veritablement complexes sans hierarchie pyramidale ou le processus de decision souvent a l œuvre est dit par sollicitation d avis et donc sans decision unilaterale ou consensus En ce sens les organisations qui fonctionnent selon un paradigme opale se rapprochent de l organisation d une fourmiliere et de l explication que nous donne le myrmecologue Luc Passera il convient d attirer l attention sur le role de la reine dans la societe de fourmis On a longtemps pense qu elle etait le donneur d ordres dans la fourmiliere exactement comme le fait un monarque dans les monarchies absolues Il n en est rien Il n y a pas de chef chez les fourmis Les constructions les plus elaborees les comportements de chasse les plus complexes naissent des interactions entre les individus C est la richesse de la communication avec en particulier l usage des pheromones qui est la cle de leurs performances Les fourmis sont un excellent exemple d intelligence collective elles trouvent ensemble des solutions insolubles pour un etre seul Quelques balises pour etudier la complexiteLes systemes simples sont des objets d etude privilegies Ce sont des systemes que l on peut caracteriser lors d une experience et les resultats sont reproductibles Cet interet de la simplicite explique en partie pourquoi on trouve dans tous les livres et les laboratoires de physique les memes geometries simples cercle sphere cylindre On peut dire qu en premiere approximation les systemes complexes sont tous les systemes la complexite est la regle la simplicite l exception La connaissance precise de l etat present d un systeme complexe pose un probleme identification determination des parametres A partir du milieu du XX e siecle l etude des systemes complexes s est structuree en un domaine scientifique la Science du complexe ou science de la complexite qui se caracterise par des outils et des concepts communs comme emergence de proprietes collectives auto organisation chaos deterministe L Institut de Santa Fe cree par plusieurs physiciens dont Murray Gell Mann et dont le nom officiel est Institute for complexity fait de l etude de ce type de questions son activite majeure Apprehender la complexite concerne plusieurs domaines de connaissances et rendre compte de la complexite du monde semble un objectif valide pour les chercheurs Edgar Morin sociologue et philosophe propose dans Introduction a la complexite une approche de la complexite On peut noter la capacite qu a la complexite de remettre tout en question Elle est l entremelement de plusieurs parametres qui s influencent les uns les autres Or on a souvent isole des definitions sans les mettre en relation les unes les autres ce qui a ralenti le processus de comprehension de la complexite des systemes etudies La theorie generale des systemes est parfois appelee systemique Complexite du Reel Complexite du Virtuel Dans le monde reel une partie de la complexite provient de l irrationalite des acteurs et de leurs decisions ainsi que de la multitude d impacts des que l on considere un systeme ouvert Dans le monde virtuel des difficultes specifiques apparaissent l identification des entites virtuelles leurs definitions leurs roles les regles que les humains leur appliquent les processus d authentification Des criteres de regulation s appliquent sur les univers cibles et sur les manipulateurs concepteurs Notes et references a b et c Dominique Lecourt sous la direction de Dictionnaire d histoire et philosophie des sciences Paris puf 2019 1195 p ISBN 978 2 13 054499 9 Article Complexite pages 240 251 a b c d et e Philippe Pajot La naissance d une theorie au carrefour des disciplines La Recherche juillet aout 2018 p 38 lire en ligne Dominique Leglu Plongee dans la complexite La Recherche juillet aout 2018 p 3 lire en ligne Fisher J Lindenmayer DB Fazey I 2004 Appreciating ecological complexity Habitat contours as a conceptual landscape model Conserv Biol 18 1245 1253 Boero F et al 2004 From biodiversity and ecosystem functioning to the roots of ecological complexity Ecol Complex 1 101 109 Trinh Xuan Thuan La plenitude du Vide Albin Michel 2016 341 p ISBN 978 2 226 32642 3 p 197 Evolution simplificatrice Jardin des Plantes Paris Complexification et simplification L evolution des plantes Jardin des Plantes Paris a et b Complexification et simplification L evolution des plantes Jardin des Plantes Paris en Jacques laskar A numerical experiment on the chaotic behaviour of the Solar System Nature 338 1989 p 237 238 DOI https doi org 10 1038 338237a0 La bipedie repose en fait sur une simplification des structures Pascal Picq Lucy et l obscurantisme Odile Jacob 2007 p 185 en Stephen Jay Gould The structure of evolutionary theory Harvard University Press 2002 p 588 a et b Guillaume Lecointre Corinne Fortin Marie Laure Le Louarn Bonnet Guide critique de l evolution Humensis 2015 p 87 Marc Andre Selosse Bernard Godelle L evolution mene toujours au progres La Recherche no 412 octobre 2007 p 70 Laurent Cherlonneix Jean Claude Ameisen Nouvelle representation de la vie en biologie et philosophie du vivant De Boeck Superieur 2013 p 313 Marc Andre Selosse Bernard Godelle L evolution mene toujours au progres La Recherche octobre 2007numero 412 p 71 Koonin Eugene V The Logic of Chance The Nature and Origin of Biological Evolution Pearson Education 2012 516 p ISBN 978 0 13 254249 4 0132542498 et 0133381064 OCLC 711043216 lire en ligne a et b en Alexander C Zorach et Robert E Ulanowicz Quantifying the complexity of flow networks How many roles are there Complexity vol 8 no 3 2003 p 68 76 ISSN 1099 0526 DOI 10 1002 cplx 10075 lire en ligne consulte le 28 juin 2020 a b c d et e Dion Cyril 1978 Petit manuel de resistance contemporaine recits et strategies pour transformer le monde Actes Sud mai 2018 ISBN 978 2 330 10144 2 et 2 330 10144 9 OCLC 1041854056 lire en ligne p 86 a et b Laloux Frederic VerfasserIn Reinventing organizations an illustrated invitation to join the conversation on next stage organizations ISBN 978 2 9601335 5 4 et 2 9601335 5 2 OCLC 971267710 lire en ligne Luc Passera Conclusion sur les fourmis sur Futura consulte le 28 juin 2020 Voir aussiScience du complexe ou science de la complexite Theorie algorithmique de l information Theorie de la simplicite Synergie Autopoiese Systemique Systeme dynamique Holisme Simplexite Analyse decisionnelle des systemes complexesLiens externes Sur les autres projets Wikimedia Complexite sur le Wiktionnaire Edgar Morin sociologue mediologue et philosophe francais Programme europeen MCX Modelisation de la CompleXite La revolution du complexe Complexite et evolution Complexite et informationsPortail de la physique