Des réseaux partout…
Les réseaux.
Ils sont omniprésents et invisibles. Depuis une vingtaine d’années, les découvertes fondamentales sur ce sujet a priori obscur et théorique se sont enchaînées à une vitesse époustouflante. Portrait d’une jeune et passionnante discipline.
Quel est le point commun entre l’évolution des insectes pollinisateurs, le fonctionnement du microbiote dans notre intestin, la fabrication des protéines dans notre corps, la diffusion d’une info sur Facebook, la formation de cellules terroristes au Moyen-Orient, ou la surprenante fragilité de la finance internationale ? Tous ces phénomènes sont 
aujourd’hui vus et analysés comme des réseaux dont on commence à peine à comprendre la structure, la dynamique et la résilience.
aujourd’hui vus et analysés comme des réseaux dont on commence à peine à comprendre la structure, la dynamique et la résilience.Six degrés
Six degrés ? Non, ce n’est pas l’augmentation de température globale moyenne d’ici la fin du siècle (quoique…). Ce chiffre représente le nombre de personnes qui vous séparent de Donald Trump. Ou de Sophie Marceau. Ou de n’importe quel quidam sur la planète. Vous connaissez forcément une personne, qui connaît une personne, qui connaît une personne, qui connaît une personne, qui connaît une personne… qui connaît Donald Trump. C’est le cas pour tout le monde, parole de physicien ! Ce chiffre énigmatique est connu théoriquement depuis 1929 (et le célèbre psychologue Stanley Milgram l’a montré expérimentalement en 1967), mais les physiciens ont récemment déchiffré les dessous de ce chiffre, et surtout sa quasi-universalité en analysant la structure des réseaux (sociaux pour cet exemple) – 1.
Durant presque tout le 20e siècle, les théoriciens se simplifiaient la vie. « Pendant des décennies, nous avons tacitement considéré que les composants de systèmes complexes comme la cellule, la société ou Internet étaient reliés entre eux de manière aléatoire », résume Duncan J. Watts, sociologue à l’Université Columbia (États-Unis) dans son livre sur l’épopée de cette étrange discipline (et dont il a été l’un des acteurs) – 2.
Or, dans le monde réel, les réseaux ne sont pas aléatoires, ils possèdent des structures bien précises. Comment l’a-t-on su ? Parce que certains pionniers un peu fous ont plongé les mains dans le cambouis. Ainsi, en 1999, le Hongrois Albert Barabasi et sa collègue roumaine Réka Albert ont analysé les liens entre les pages du Web. Ils ont découvert que la distribution des connexions entre les nœuds (pages web) n’était pas du tout aléatoire (elle ne suivait pas une courbe en cloche) mais prenait plutôt la forme d’un crosse de hockey : peu de nœuds étaient extrêmement connectés, et tous les autres l’étaient assez peu- 3.
Cette structure, nommée « réseau invariant d’échelle » (scale-free network) a depuis été observée dans beaucoup de réseaux comme celui des acteurs de cinéma (liés à des films), des publications scientifiques (liés par les citations), des interactions entre protéines, et même des réseaux sociaux. « Au cours de la dernière décennie [à partir de la fin des années 1990], une avalanche d’études a montré que de nombreux réseaux réels, indépendamment de leur âge, fonction ou périmètre d’action, possédaient les mêmes architectures, une universalité qui a permis aux chercheurs de différentes disciplines de considérer la théorie des réseaux comme un paradigme commun. »- 4
En plus de cette étonnante universalité de structures- 5, la découverte fondamentale a été de comprendre que la structure et la dynamique des réseaux sont deux choses inséparables.
Autrement dit, on ne peut pas com-prendre (ni prédire) le « comportement » d’un réseau si on ne comprend pas la manière dont il s’est formé- 6. pourquoi comprendre les réseaux ? Mais quels sont donc ces fameux « comportements » ?
Par exemple la structure « invariant d’échelle » d’un réseau est très efficace pour les communications (comme Internet), mais aussi très vulnérable à la contagion des virus informatiques- 7.
Cette connaissance peut ainsi servir aux ONG pour améliorer la lutte contre les épidémies comme le SIDA ou Ebola.De même, un réseau « invariant d’échelle »
Science : reconnecter les sciences humaines et les sciences « inhumaines ».
Ce fut le rôle des mathématiciens et des physiciens (qui ont apporté la théorie) de fournir aux sociologues les mêmes outils d’analyse que dans les labos de biologie moléculaire, d’écologie ou d’informatique.
Outre cette grande avancée épistémologique (qui concerne la manière dont fonctionne la science), les applications de la théorie des ré-seaux sont immenses, et donnent le tournis.
On peut imaginer mieux gérer (et prédire) le comportement des grands systèmes complexes qui maintiennent notre société en vie : communication, Internet, transport, santé, commerce, etc.
On s’ouvre aussi à la possibilité de tester leur robustesse, leur résilience ou leur fragilité ! Les champs sont infinis : la dynamique des embouteillages sur les routes, la transmission des maladies, l’effet d’attaques terroristes sur Internet ou sur une ville, la réaction de cellules vivantes à un changement d’environnement, la diffusion de fake news sur les réseaux sociaux, la stabilité de la finance lors d’une pro-chaine grande crise, ou l’existence de seuils d’effondrement de populations d’animaux. La puissance de cette jeune discipline est impressionnante.
Elle enthousiasme beaucoup de monde dans les cercles du pouvoir, mais fait peur à celles et ceux qui craignent l’expansion d’une société de gouvernance, de management, de pouvoir technocratique et de surveillance généralisée. Depuis 20 ans, les scientifiques courent contre la montre, ils tentent désespérément de comprendre comment fonctionne notre société « Frankenstein », ce gigantesque monstre né de la globalisation dont nous ne maîtrisons plus grand-chose. La science des réseaux a fourni quelques outils pour essayer de la maîtriser. Paradoxalement, elle nous offre aussi la possibilité de mieux voir son possible effondrement. Une affaire à suivre… . –1. d.J.
Pablo Servigne, Ingénieur agronome, docteur en Sciences et chercheur in(terre)dépendant, auteur notamment de Comment tout peut s’effondrer (Seuil, 2015). Texte dans Imagine.be
Notes :
1. d.J. Watts, S.H. Strogatz, « Collective dynamics of Smale-World network », Nature, n° 393, pp. 440-442, 1998.
2. d.J. Watts, Six Degrees : The Science of a Connected Age. W. W. norton & Company, 2003.
3. a.-l. Barabási, R. albert, « emergence of Scaling in Ran-dom networks », Science n° 286, p. 509-512, 1999.
4. Op. cit.
5. il n’y a pas que les réseaux « scale-free », on trouve aussi quelques autres structures aux propriétés différentes (« small-worlds », « nested », etc.).
6. Par exemple, les nouveaux nœuds préfèrent en général se connecter à un grand nœud déjà hyperconnecté. Selon le principe qui veut que « les riches deviennent toujours plus riches » (rich get richer).
7. R. Pastor-Satorras, a. Vespignani, « epidemic Spreading in Scale-Free networks », Physical Review letters, n° 86, p. 3200, 2001.
8. R. albert, et al. « error and attack tolerance of complex network », nature, n° 406, p. 378-382, 2000