Détection et abstraction de l'émergence dans des simulations de systèmes complexes : application à la savane de Côte d'Ivoire

par Guillaume Chérel

Thèse de doctorat en Ecologie

Sous la direction de Jacques Gignoux et de Daouda Aïdara.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .

mots clés

• Écologie des savanes
• Évolution (biologie)
• Simulation, Méthodes de

Résumé

La notion d'émergence est au coeur des sciences des systèmes complexes et préoccupe philosophes et scientifiques. Elle parle de ces propriétés, états, phénomènes macroscopiques que l'on ne sait pas expliquer, déduire ou prédire à partir d'une connaissance complète de leurs constituants microscopiques. Ce travail se place dans le cadre de la conception d'outils d'aide à l'analyse de systèmes complexes en simulation. Une étude bibliographique présente un éventail des définitions et des problèmes conceptuels de l'émergence. L'émergence y est vue, entre autres, sous l'angle de la construction d'un langage descriptif d'un système à haut niveau. Les chapitres de cette thèse jalonnent le chemin de la construction d'un tel langage, en passant par la détection de l'émergence, la visualisation de simulations de systèmes complexes, et l'étude des interactions causales au langage plus élevé. Ce dernier aspect a été réalisé par une étude en simulation d'un modèle de savane calibré avec des données de la savane de Lamto en Côte d'Ivoire.

Titre traduit

Detection and abstraction of emergence in complex systems simulations : an application to savanna ecosystems

Résumé

The notion of emergence is at the core of complex systems science and concern philosophers and scientists. It is about those macroscopic properties, states, phenomena that we cannot explain, deduce or predict from the complete knowledge of their microscopic constituents. The context of this work is the conception of tools for the analysis of complex systems simulation. A literature review presents a panel of the definitions and conceptual problems of emergence. In particular, emergence is seen as the construction of a high level description of a complex system. The chapters of this thesis punctuate the path of constructing such a language. They talk about detecting emergence, visualising the traces of a complex system simulation, and studying the high level causal interactions. This last aspect was realised with a simulation study of a savanna model calibrated with data collected in the Lamto savanna in Côte d'Ivoire.