Modeling and stabilization of sociopolitical networks – application to country coalitions

par Galina Vinogradova

Thèse de doctorat en Sciences sociales

Sous la direction de Serge Galam.

Soutenue en 2014

à Palaiseau, Ecole polytechnique .

  • Titre traduit

    Modélisation et stabilisation des réseaux sociopolitiques - application à des coalitions de pays


  • Résumé

    Le sujet principal de cette thèse est la présentation d'un paradigme théorique inspiré de la Physique Statistique pour décrire les dynamiques d'instabilité ainsi que les processus de stabilisation dans la formation de coalitions entre pays considérés comme des acteurs rationnels. Ce travail s'inscrit dans une logique interdisciplinaire impliquant les mathématiques appliquées et la sociophysique avec des applications à des cas réels choisis dans le passé et le présent. Le modèle, par sa formulation générique peut être également appliqué à des problèmes politiques, économiques et sociales pour considérer des alliances internationales, économiques ou commerciales, coalitions de partis politiques, les réseaux sociaux et les structures organisationnelles. Dans la première partie, la formation de coalitions et l'instabilité des acteurs rationnels couplés avec des liaisons par paires, est analysée. Les liaisons résultent de propensions historiques qui ont évolués indépendamment et lentement dans le temps et sont considérés comme statiques. Il en résulte des associations contradictoires qui créent des instabilités irréductibles dues à la maximisation décentralisée des avantages individuels. Nous définissons ainsi le Modèle Naturel de la formation de coalitions et abordons les questions de l'instabilité et de la stabilisation des acteurs possédant différents niveaux de rationalité. Le cadre choisi permet de calculer analytiquement les configurations stables de coalitions d'acteurs, aussi bien optimales que non non-optimales. Nous étudions ensuite le Modèle de l'Alliance Globale qui considère la formation de coalitions et leur stabilisation par l’existence d'alliances mondiales opposées qui se situent au dessus des pays. Ce sont des alliances qui sont la conséquence de ralliements individuels à une alliance globale pré-existante. La stabilisation est produite par de nouvelles coopérations entre pays voisins produites sous l'effet de polarisation d'intérêts communs des acteurs générés directement par l’appartenance à l’alliance. Nous étudions ensuite l'effet de la dissolution d'une alliance globale lorsque l'alliance concurrente est préservée. Cette partie se termine une application du modèle à la formation de coalitions dans différents cas historiques tels que les conflits cycliques dans le triangle Angleterre-Espagne-France et la création de l'Etat d'Italie, l'effondrement de l'alliance Soviétique, le récent conflit interne en Syrie, et la "stabilité paradoxale" dans la Zone Euro. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous présentons une simulation du modèle qui permet de suivre graphiquement les processus de la formation de coalitions. Nous présentons la méthodologie utilisée dans la simulation, ainsi qu'une application à des prototypes de systèmes de cas réels. Étant donné les valeurs de propension exactes, ce qui est la partie la plus difficile de la modélisation, la simulation peut être utilisée pour prédire des stabilisations spontanées, optimales et non-optimales, ainsi que des stabilités produites globalement. Une partie indépendante de la thèse est consacrée à la correction de la viabilité en réseau dynamique d'acteurs, ou le modèle est un ensemble fini d'acteurs autonomes. Les états évoluent indépendamment et sont connectés à un réseau via leurs opérateurs de connexion, qui évoluent eux-mêmes aussi indépendamment. Le réseau est défini comme étant viable si une évolution commune satisfait des contraintes centralisées de rareté imposées par l'environnement. Afin de rétablir la viabilité, nous appliquons la méthode de correction par des multiplicateurs de viabilité adoptée dans la Théorie de Viabilité, où les multiplicateurs jouent le rôle du prix de décentralisation. A l'écart du cours principal de la thèse, le sujet de correction de la viabilité en réseau dynamique d'acteurs suggère une généralisation dynamique théorique intéressante de stabilisation de coalitions dans nos modèles inspirés de Physique Statistique. 1 Le sujet principal de cette thèse est un paradigme de l'instabilité et de stabilisation dans la formation de coalitions entre les pays - des acteurs rationnelles, présenté par un modèle inspiré de Physique Statistique. Il s'agit d'un travail interdisciplinaire impliquant les domaines de mathématiques appliquées et sociophysics, ainsi que les applications politiques dans les cas réels du passé et du présent. Les modèles, appliquées à des problèmes politiques, économiques et sociales, peut être utilisé pour analyser une large variété de cas réels - alliances internationales, alliances économiques ou commerciales, coalitions de partis politiques, les réseaux sociaux et les structures organisationnelles. Dans la première partie, nous présentons et analysons la formation de coalitions et de l'instabilité des acteurs rationnels couplés avec des liaisons par paires de propensions historiques statiques, qui ont évolués indépendamment. Telle organisation provoque des associations discordants dans les coalitions et de l'instabilité qui est la suite de la maximisation décentralisée des avantages individuelles. Nous définissons le Modèle Naturel de la formation de coalitions et abordons les questions de l'instabilité et de la stabilisation des acteurs possédant différents niveaux de la rationalité. Le cadre présenté ici permet de calculer analytiquement les configurations stables de coalitions d'acteurs, optimales et non-optimales. Nous étudions ensuite la formation de coalitions et la stabilisation sous l'influence d'alliances mondiales extérieurs opposées, qui sont représentés dans le Modèle de l'Alliance Globale. La stabilisation est produit grace a des nouvelles coopérations produit sous l'effet de polarisation d' intérêts communs des acteurs, qui génère tendances fondées sur les intérêts et permet une formation prévu des coalitions. Nous étudions ensuite l'effet de la dissolution d'une alliance mondiale qui, ensemble avec l'alliance concurrente, a déjà généré des coalitions stables. Une section spéciale de la thèse est consacrée à l'étude et à l'illustration de la formation de coalitions dans des cas réels historiques. Cette partie présente l'analyse des coalitions instables en Europe – des conflits cycliques dans le triangle de Angleterre-Espagne-France et la création de l'Etat d'Italie, ainsi que les cas historiques remarquables de l'effondrement de l'alliance Soviétique, du conflit récent interne en Syrie, et de la "stabilité paradoxale" dans la Zone Euro. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous présentons une simulation de notres modèles. La simulation permet de suivre graphiquement les processus de la formation de coalitions. Nous présentons la méthodologie utilisée dans la simulation, ainsi qu'une application à des prototypes de systèmes de cas réels. Étant donné les valeurs de propension exactes, ce qui est la partie la plus difficile de la modélisation, la simulation peut être utilisée pour prédire des stabilisations spontanées, optimales et non-optimales, et stabilité motivé globalement dans des cas réels. Une partie indépendante de la thèse est consacrée à la correction de la viabilité en réseau dynamique d'acteurs. Le modèle est un ensemble fini d'acteurs autonomes, les etats évoluent indépendamment sont connectés à un réseau via leur opérateurs de connexion, qui évoluent indépendamment aussi. Le réseau est défini comme étant viable si une évolution commune satisfait des contraintes centralisés de rareté imposées par l'environnement. Afin de rétablir la viabilité, nous appliquons la méthode de correction par des multiplicateurs de viabilité utilisés dans la Théorie de Viabilité, où les multiplicateurs jouent le rôle de la prix de décentralisation. A l'écart du cours principal de la thèse, le sujet de correction de la viabilité en réseau dynamique d'acteurs suggère une généralisation dynamique théorique intéressante de stabilisation de coalitions dans nos modèles inspirés de Physique Statistique.


  • Résumé

    The main subject of this thesis is a paradigm of instability and stabilization in coalition forming among countries as rational actors, presented through a Statistical Physics inspired model. This is an interdisciplinary work involving the fields of applied mathematics and sociophysics, as well as the political applications in the real cases from past and present. Applied to political, economic and social problems, the models can be used to analyze a wide variety of real cases -- international alliances, economic or business alliances, coalitions of political parties, social networks, and organizational structures. In the first part of this thesis we present and analyze the coalition forming and the instability among rational actors coupled with pairwise static historical propensity bonds that have evolved independently. Such organization leads to discordant associations into coalitions and the instability as a consequence of decentralized maximization of the individual benefits gained from joining or leaving the coalitions. We define Natural Model of coalition forming and address the questions of instability and stabilization among actors possessing different levels of rationality. The framework presented here allows to analytically calculate the optimal and non-optimal stable configurations of actors' coalitions. We then investigate the coalition forming and the stabilization under the influence of externally-set opposing global alliances, which are represented in Global Alliance Model. The stabilization is produced through new cooperations based on the effect of polarization of several distinct interests shared by actors, which generates interest-based propensities and enables a planned coalition forming. We then investigate the effect of dissolution of a global alliance which, together with the competing alliance, has previously generated stable coalitions. A special section of the thesis is devoted to investigation and illustration of coalition forming in real historical cases. This part presents the analysis of unstable coalitions in Europe - cycling in the England-Spain-France conflicting triangle and creation of the Italian state, as well as of the remarkable historical cases of the Soviet global alliance collapse, of the recent internal conflict in Syria, and of the "paradoxical stability" in the Eurozone. In the second part of this thesis, we present a simulation of the coalition forming models. The simulation allows to follow graphically the coalition forming processes. We present the methodology used in the simulation, as well as its application in the illustration of coalition forming in the prototypes of real case systems. Given exact propensity values, which is fairly considered to be the most difficult part of coalition forming modeling, the simulation tool can be used to predict optimal and non-optimal spontaneous stabilizations and globally motivated stabilities in real cases. An independent part of the thesis is devoted to the subject of viability correction in dynamic network of actors. The model is a finite set of autonomous actors with states that evolve independently and connected into a network via their connection operators, which evolve independently as well. The network is defined to be viable if a joint evolution satisfies the centralized scarcity constraints set by the environment. In order to restore the viability of these decentralized dynamics, we apply to the method of correction by viability multipliers used in Viability Theory, where the multipliers play the role of decentralizing prices. Standing apart from the main course of the thesis, the subject of viability correction in dynamic network of actors suggests an interesting theoretic dynamical generalization of coalition stabilization in our models inspired from Statistical Physics.

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