Capsule outil: La Cybernétique

 

Pour l’un de ses pionniers, Louis Couffignal, la cybernétique est "l'art de rendre efficace l'action". Plus prosaïquement, c’est la science des relations dynamiques, donc évoluant dans le temps, entre les éléments d’un ensemble.

La cybernétique trouve des applications autant dans l'industrie, en biologie qu’en art. Sans oublier l'informatique qui peut être considérée comme une application de la cybernétique. Les nombreux termes relatifs à Internet qui commencent par cyber (cyberespace, cyber-café, cyborg, etc.) doivent d’ailleurs leur étymologie à la cybernétique.

La cybernétique étant intimement liée aux notions de structures et de niveau d'organisation, elle nous oblige à définir clairement certains de leurs éléments dont l’interaction peut être schématisée de la façon suivante :


D’abord, un effecteur est un mécanisme produisant certains effets.

Les facteurs sont les conditions nécessaires au fonctionnement de l’effecteur.

Une rétroaction est un phénomène par lequel les effets sont capables d’influencer un ou plusieurs facteurs agissant sur l’effecteur. La rétroaction (ou feed-back en anglais) permet de poursuivre une finalité, c'est-à-dire d'évoluer vers un état à atteindre ou maintenir un comportement malgré les perturbations dues au milieu extérieur.

Le but d’un effecteur est de maintenir une certaine valeur de l’effet. Quand l’effecteur cherche à garder une valeur constante à l’effet, on dit qu’il est en constance. C’est le cas de la très grande majorité des mécanismes physiologiques qui contribuent à maintenir l'équilibre du milieu intérieur des êtres vivants.

À l’opposé, si le but de l’effecteur est de tendre vers une valeur maximum de l’effet, on dit que l’effecteur travaille en tendance.

Un effecteur en constance est réglé s’il est soumis à une rétroaction de signe inverse de celui du facteur.

Inversement, l’effecteur en tendance est sous la dépendance d’une rétroaction de même signe que celui du facteur sur lequel il agit.


 

On appelle régulateur les effecteurs en constance qui se maintiennent en équilibre près d’une valeur idéale, en oscillant autour d’une moyenne grâce à la boucle de rétroaction négative.

Un régulateur peut aussi être doté d’un servomécanisme. Un servomécanisme est une commande extérieure au système intervenant sur la boucle de rétroaction pour en modifier la valeur.



Un thermostat réglant la température d’une pièce à 21 degrés Celsius est un régulateur. Mais si nous désirons augmenter la température à 25 degrés, nous devons intervenir de l’extérieur pour tourner le bouton du thermostat et fixer la nouvelle valeur.

Cette notion de servomécanisme est capitale en physiologie car elle implique l’existence de différents niveaux d’organisation dans les organismes vivants. En effet, à chaque niveau d’organisation, nous avons affaire à des systèmes régulés. Mais chacun de ces régulateurs est transformé en servomécanisme par l’information qu’il reçoit des niveaux supérieurs qui l’englobent. Dans les systèmes vivants, ce sont les servomécanismes qui permettent aux différents niveaux de fonctionner harmonieusement pour maintenir la structure de l’ensemble organique.

Au niveau moléculaire par exemple, l’ensemble des enzymes nécessaires à une réaction biochimique peut être considéré comme un régulateur. Mais cette régulation est influencée par une commande extérieure, venue du niveau d’organisation supérieur, celui de la cellule par exemple. À son tour la cellule, autre système régulé (comme le montre le maintien du potentiel membranaire de repos), devient un servomécanisme grâce à l’information qui lui parvient de l’organe dont elle fait partie. Et ainsi de suite de l’organe au système dans lequel il se trouve (système nerveux, endocrinien, vasculaire, etc.) jusqu’à l’organisme entier dont la commande du servomécanisme lui provient de son environnement extérieur.

Cette chaîne de servomécanismes, qui va de la molécule à l'organisme et même jusqu'à l'humanité tout entière dans son environnement cosmique, résulte de l’évolution des structures vivantes, qui elle-même s’inscrit dans la tendance de l’univers à se complexifier localement.

Un organisme est donc un système ouvert du point de vue de l’information puisque chaque niveau d’organisation reçoit son information du niveau susjacent. Toutefois, l’ouverture informationnelle existe aussi dans l’autre sens puisque tous les niveaux d’organisation sont déjà contenus en puissance dans l’ADN de l’œuf fécondé.

À « l’information-structure » fournie par les gènes et modifiée par l’environnement pour donner l’organisme d’un individu particulier, on peut donc opposer une « information-circulante » dont les principaux véhicules sont les systèmes nerveux et endocriniens.

L’information-structure permet de distinguer un éléphant d’un homme, l’information-circulante de maintenir la structure globale de l’organisme ainsi que l’intégrité de chaque niveau d’organisation. La finalité de chaque régulation concourant à la réalisation de celle du système en entier. Et c’est l’information circulante qui réalise une grande partie du travail de servomécanisme, c’est-à-dire la commande extérieure à chaque niveau d’organisation.

La cybernétique constitue donc un outil essentiel pour comprendre le vivant parce qu’elle met en évidence les niveaux d’organisation et les liens dynamiques qui les unissent. Avec le concept de servomécanisme, nous prenons également conscience de la notion de structure, c’est-à-dire l’ensemble des relations existant entre les éléments d’un ensemble. Une structure ne peut donc pas être réduite à la somme de ses éléments parce que ceux-ci établissent des relations entre eux, et que c’est l’ensemble de ces relations qui définit la structure d’un organisme ("Le tout est plus que la somme des parties").

Ainsi, dans un organisme, la structure est hiérarchisée par niveaux d’organisation dont chacun constitue la commande d’un servomécanisme assurant la cohésion fonctionnelle de l’ensemble. La cybernétique apparaît alors clairement comme la science qui étudie la dynamique des structures.



C’est pour cela que l’analogie parfois proposée avec les poupées russes pour parler de l’emboîtement des niveaux d’organisation n’est pas très fidèle dans la mesure où elle ignore la notion de servomécanisme : on peut enlever toutes les poupées situées à l’intérieur de la plus grande, celle-ci conservera sa forme. La même action sur un organisme vivant le transformerait en cadavre.

À la lumière de la cybernétique, on peut aussi affirmer que la vie est à la fois système et information, alors qu'une machine est un système qui se nourrit d'information. Un ordinateur dont on coupe la source d'énergie électrique ne pourra plus utiliser l'information qui lui est fournie, mais restera un ordinateur prêt à fonctionner avec le retour du courant. Par contre, un organisme vivant coupé de l'énergie solaire (ses aliments) devient rapidement un corps inerte en décomposition... Sa structure coïncide avec l'énergie qui l'alimente et qu'il transforme ou plus exactement qu'il informe.

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