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Article
Libre
arbitre et Hasard intrinsèque
(sur A New Kind of Science, de Stephen
Wolfram)
par
Bernard François : karlber@aol.com
4
août 2004
|
A
la suite de la publication de nos articles [26/04/
et 12/06/2004]
concernant l'ouvrage "Quantum mechanims Cognition and
Action Proposals in Epistemology", ainsi que l'interview
de Miora Mugur-Schächter [26/06/2004],
nous avons reçu l'article suivant de Bernard François.
On doit notamment à ce lecteur assidu de notre revue
la traduction intégrale en français de l'ouvrage
de
Stephen Wolfram "A
New Kind of Science" [voir notre dossier
initié en 2002]. Le livre traduit n'est pas encore
accessible, Bernard François s'étant au départ
engagé dans ce travail colossal
"simplement pour être sûr de bien saisir
les idées novatrices que contiennent ce livre et
de les faire comprendre à mon fils de quatorze ans"...
Sous nos conseils, Bernard François est aujourd'hui
en pourparlers avec l'équipe de Stephen Wolfram pour
une éventuelle édition du livre en Français.
Automates
Intelligents
Après
avoir lu l'article de Jean-Paul Baquiast sur le texte de
Mioara Mugur-Schächter traitant notamment de la confusion
millénaire que sont en train de dissoudre les "investigateurs
du chaos" sur la querelle du déterminisme, il
me semble que la position de Stephen Wolfram sur le libre
arbitre pourrait servir d'introduction à cette découverte
étonnante exposée dans son ouvrage ANKS :
le hasard intrinsèque.
Sur
le libre arbitre
Même
si notre esprit suit des chemins déterministes, il
effectue des computations irréductibles dont le résultat
ne peut être trouvé par des lois raisonnées
classiques, par des algorithmes donnant des raccourcis.
L'intérêt de l'ouvrage A New Kind of Science
(ANKS) est de fournir une explication raisonnée et
expérimentale à cette impossibilité
de raisonner sur ce sujet justement. Et si cela ne permet
pas encore de contourner cet obstacle qu'on sentait confusément,
ANKS permet déjà de mieux le manipuler conceptuellement.
Le livre dit qu'il faut laisser tourner ce genre de système
pour voir les résultats, il n'y a pas d'autres tactiques
d'approche pour le moment.
Je ne résiste pas au plaisir de fournir dans l'encadré
ci-dessous l'ensemble de la section concernant le libre
arbitre (chapitre 12), qui me semble très explicite.
Il faut savoir que ce chapitre 12 constitue le sommet de
la pyramide du point vue de la construction de l'argumentaire,
ce qui signifie que tout ceci est écrit sur la base
des arguments du livre. Mais on peut être arrivé
à ces conclusions en utilisant d'autres voies, et
donc y être sensible directement.
|
Extrait
de A New Kind of Science, chapitre 12,
passage consacré au libre
arbitre pages
750 à 753
Depuis
l'Antiquité, il a toujours régné
un grand mystère autour de cette question du
contraste entre l'univers pouvant suivre des lois définies,
et nous en tant qu'humains pouvant souvent prendre des
décisions au sujet de nos actes d'une manière
qui semble affranchie de toute loi évidente.
Mais à partir des découvertes de ce livre,
il semble finalement possible d'en donner une explication.
Et je crois que la clé se trouve dans le phénomène
d'irréductibilité computationnelle qui
implique que même si un système peut suivre
des lois sous-jacentes définies, son comportement
général peut néanmoins présenter
des formes qui ne peuvent fondamentalement pas être
décrites par des lois raisonnées.
Si l'évolution d'un système correspond
à une computation irréductible, alors
la seule façon de trouver comment le système
va se comporter est de réaliser cette computation
- avec pour conséquence qu'il ne peut fondamentalement
pas y avoir de loi permettant d'accéder à
ce comportement de façon plus directe.
Et c'est cela, je crois, qui est à l'origine
de l'apparente liberté de la volonté humaine.
Car même si tous les composants de notre cerveau
suivent vraisemblablement des lois définies,
je soupçonne fortement que leur comportement
général corresponde à une irréductible
computation dont le résultat ne peut jamais être
trouvé par des lois raisonnées.
 On
peut déjà voir quelque chose de très
ressemblant se produire dans un simple système
comme l'automate cellulaire de la figure présentée
à gauche. Car même si les lois de ce système
sont parfaitement définies, son comportement
général finit par être suffisamment
complexe pour que beaucoup de ses caractéristiques
semblent n'obéir à aucune loi évidente.
Si on devait débattre de l'apparence du comportement
de cet automate cellulaire, on pourrait tout à
fait dire qu'il semble faire un peu ce qu'il veut -
et lui attribuer une sorte de libre volonté.
Ce comportement a-t-il une chance d'être raisonné
? Car si on étudie les cellules individuelles
à l'intérieur de l'automate, on peut pleinement
s'apercevoir qu'elles ne font que suivre des règles
strictes, et sont privées de toute espèce
de liberté.
Et à un certain niveau, on pourrait dire la même
chose des cellules nerveuses individuelles de notre
cerveau. Pourtant celui-ci dans son entier arrive à
se comporter avec une certaine liberté apparente.
La science traditionnelle a rendu cela très difficile
à comprendre. Car on prétend normalement
que si on se contente de trouver des règles sous-jacentes
gouvernant les composants d'un système, alors
ces règles devraient suffire à nous dire
tout ce qui est important de savoir sur le système.
Mais comme nous l'avons constamment constaté
dans ce livre, cette vision des choses n'est même
pas approximativement correcte. Il peut en fait y avoir
largement plus de choses dans le comportement d'un système
que dans tout ce qu'on pourrait essayer d'y entrevoir
en se limitant à ses règles sous-jacentes.
C'est une conséquence fondamentale du phénomène
d'irréductibilité computationnelle.
Car si un système est computationnellement irréductible,
cela signifie qu'il existe une séparation tangible
entre les règles sous-jacentes du système
et son comportement général, associée
à la quantité de travail computationnel
nécessaire pour passer de l'un à l'autre.
Je crois que c'est dans cette séparation, que
repose la prime origine de l'apparente liberté
dont semblent jouir toutes sortes de systèmes
- qu'il s'agisse de systèmes abstraits comme
les automates cellulaires ou de systèmes concrets
comme le cerveau.
Mais finalement, qu'est-ce qui nous fait dire qu'il
y a de la liberté dans ce qu'un système
fait ? En pratique, le principal critère semble
être l'impossibilité de prédire
son comportement. Si nous pouvions le prévoir,
il nous montrerait qu'il est déterminé
d'une façon définie, et donc ne pourrait
être qualifié de libre. Mais avec nos méthodes
de perception et d'analyse, nous avons besoin d'un comportement
plutôt simple pour nous permettre d'identifier
des règles générales nous laissant
faire des prédictions raisonnables les concernant.
Et ce genre de comportement est assez courant, même
chez les organismes vivants. En particulier chez les
animaux les moins évolués, il existe toutes
sortes de situations où de très simples
et très prévisibles réponses à
des stimuli sont observées. Mais ces réponses
sont normalement considérées comme des
réflexes inévitables ne laissant aucune
place aux décisions ou à la liberté.
Et dès que le comportement devient plus complexe,
nous avons vite tendance à imaginer qu'il est
associé à une certaine forme de liberté
sous-jacente. Nous introduisons cette dose de liberté,
car avec l'intuition traditionnelle nous avons toujours
une sorte de réticence à penser qu'une
réelle imprévisibilité puisse émerger
dans un système qui ne fait que suivre des règles
sous-jacentes définies.
Et ainsi, pour expliquer notre comportement humain,
on prétend souvent qu'il doit se passer quelque
chose de plus fondamental - et peut-être quelque
chose de propre aux humains.
Dans le passé, la croyance la plus courante était
basée sur l'existence d'une certaine forme d'influence
extérieure du destin - associée peut-être
à l'intervention d'un être surnaturel ou
à la configuration des corps célestes.
Dans des temps plus récents, la sensibilité
aux conditions initiales et l'incertitude quantique
ont été proposées comme des explications
plus scientifiques.
Mais un peu comme dans la discussion sur le hasard (voir
chapitre 6), nous n'avons pas réellement besoin
de ce genre d'explications. Car comme nous l'avons vu
si souvent dans ce livre, même les systèmes
dotés de règles sous-jacentes assez simples
et définies peuvent produire des comportements
si complexes qu'ils vont paraître libres de toutes
règles apparentes.
Le point crucial est que ces comportements apparaissent
simplement pendant l'évolution intrinsèque
du système - sans avoir besoin d'aucune entrée
supplémentaire de l'extérieur ou d'aucune
sorte de source explicite d'aléatoire.
Et je crois que c'est ce type de processus intrinsèque
- dont nous savons maintenant qu'il apparaît dans
un large éventail de systèmes - qui est
le responsable primaire de l'apparente liberté
dans les opérations de notre cerveau.
Mais cela ne veut pas dire que tout ce qui advient dans
notre cerveau a une origine intrinsèque. En effet,
ce qui semble se passer en pratique est le fait que
nous recevons des entrées extérieures
conduisant à une chaîne de pensées
suivant son cours pendant un certain temps, puis celle-ci
s'éteint jusqu'à l'entrée suivante.
Et souvent cette chaîne de pensées est
influencée par la mémoire développée
par des entrées passées - faisant varier
cette chaîne de pensées même si l'entrée
est exactement la même.
Mais il semble vraisemblable que les étapes individuelles
de chaque chaîne de pensées suivent des
règles sous-jacentes assez définies. Et
le point crucial est que je suspecte que la computation
réalisée en appliquant ces règles
va souvent être assez sophistiquée pour
être computationnellement irréductible
- et par conséquent cette chaîne va produire
intrinsèquement un comportement nous paraissant
libre de toute loi évidente.
|
Ce
que Wolfram apporte entre autres, ce sont les moyens de traiter
simplement toutes sortes de problèmes sur lesquels
nous étions bloqués, en fondant ce qu'il appelle
"une nouvelle forme de science"qui s'échine
à concrètement classer et se familiariser avec
tous ces automates, car ils se sont révélés
finalement être des outils très performants.
Les automates permettent déjà d'en parler avec
précision, puis de les étudier, ces systèmes
complexes, presque comme des animaux. C'est une science qui
s'apparente à la zoologie.
Sur
le hasard intrinsèque
Mais
pour arriver à enclencher le raisonnement dans du concret,
il faut faire confiance à deux choses : d'abord que
Wolfram et son logiciel Mathematica existent et que
les expériences informatiques décrites dans
son livre ont été réalisées. Cela
n'est pas infaisable, on peut commander une version du logiciel
et le faire tourner à la maison, comme le site de Wolfram
le préconise [voir http://www.wolframscience.com/].
Ensuite deuxième chose, il faut faire confiance à
son propre esprit ou organe de jugement ou jugeote pour admettre
des expériences comme celles mettant en évidence
le hasard intrinsèque. Prendre le temps de les comprendre
- ce qui n'est finalement pas très long - et en tirer
les conséquences : l'existence d'un hasard qu'on avait
sous le nez et qu'on ne voyait pas. Les sentiments associées
à la découverte de ce hasard tout bête
et pourtant écrasant les deux autres hasards officiels
(le hasard venant du bruit de fond surtout, et le hasard venant
des conditions initiales récemment) peuvent varier
selon les personnes. Pour ceux qui comme moi sont novices
ou en tout cas non définis par rapport à ces
questions car non professionnels par exemple, c'est un délice,
une impression de voler un morceau réservé aux
pros. En revanche, pour celui pris dans un enjeu par rapport
à ces prises de position, qui est habitué à
se définir dans un cadre scientifique devenu un peu
rigide, ce n'est sûrement pas la même impression.
Celle-ci est peut-être même plutôt désagréable
: "encore du boulot, comme s'il n'y en avait déjà
pas assez. Et en plus, sur la complexité. Faudrait
pas exagérer non plus, c'est le pompon, toutes ces
histoires qu'on fait sur la complexité. Comme si c'était
pas déjà assez la panique comme ça."
Ce n'est pas exprimé comme tel mais peu s'en faut,
quelquefois.
Et c'est la raison pour laquelle j'insiste toujours sur cette
histoire du hasard intrinsèque. Une production d'aléatoire
sans interférence avec le milieu et en partant d'une
seule cellule noire isolée, c'est comme un monument,
il faut se déplacer pour le voir, mais ça vaut
le coup d'œil, le panorama est exceptionnel. Beaucoup
de plaisir, une bonne sensation de plaisir intellectuel comme
on les vit trop peu souvent.
Je ne sais s'il est nécessaire de lire l'ensemble de
l'ouvrage ANKS pour ressentir cela. En tous cas, c'est ce
que j'ai fait pour ma part, lentement, traduisant cet ouvrage
de l'anglais. Peut-être existe-t-il un seuil minimum
de connaissance préalable du discours de S. Wolfram
pour pouvoir saisir toute son essence d'un coup, sans que
des phénomènes de résistance psychologiques
s'installent ? S'habituer, se faire une nouvelle intuition
comme il le dit ? En tout cas, je suis toujours très
attentif quand j'explique le hasard intrinsèque à
un ami car cela le déstabilise complètement...
Les yeux deviennent rouges, il y a un moment d'hésitation,
puis son ancienne grille de lecture arrive péniblement
à produire une version reformulée mixte et déformée,
en sauvant sa peau, dans un gargouillis. Ensuite, d'autres
instances de l'esprit prennent le relais pour faire glisser
le plus vite possible la chose dans les oubliettes. Je m'y
revois pour les yeux rouges et une partie du reste.
A savoir quand même que ce hasard intrinsèque
est reproductible si on part des mêmes conditions initiales
et, à plus forte raison, si on part d'une seule cellule
noire isolée. Celui-ci a une qualité supérieure
aux meilleurs générateurs d'aléatoire
utilisés dans les ordinateurs, ceci étant vérifié
par Wolfram selon les critères opérationnels
habituels de jugement de qualité des générateurs
d'aléatoire. D'ailleurs le hasard intrinsèque
est actif comme générateur dans le logiciel
Mathematica, en tant que résultats tirés
de la colonne centrale de l'automate cellulaire de règle
30, avec des conditions initiales variant selon l'état
interne de l'ordinateur au moment de la requête. Le
seul critère auquel il désobéit est celui
tiré de la définition récente de l'aléatoire
utilisant le concept d'incompressibilité. Ce concept
stipule qu'une séquence aléatoire est une séquence
qu'on ne peut pas compresser. Appliqué au hasard intrinsèque
qui est généré à partir d'une
règle très simple, comme la règle 30
par exemple qui tient en huit cas de situations possibles
pour donner la couleur de la cellule suivante, ce critère
est le comble de la mauvaise foi pour rejeter le hasard intrinsèque
hors de la catégorie des phénomènes aléatoires.
Ensuite, pour le comprendre, il n'y a aucune difficulté
technique ou intellectuelle ou logique. Les seules difficultés
sont idéologiques ou psychologiques, on n'y croit pas
au départ pour mobiliser le temps de s'y intéresser,
et on n'y croit pas à l'arrivée parce qu'on
n'est pas habitué à juger par soi-même.
Ce qui en fait un exemple typique de phénomène
nouveau théoriquement facile à voir mais résistant
à la connaissance pour des raisons situées hors
du champ scientifique. Cette dernière remarque est
d'ailleurs presque généralisable à l'ensemble
du livre de Wolfram.
Le hasard intrinsèque est beaucoup plus performant
que les deux autres hasards considérés aujourd'hui,
celui venant du milieu et celui venant des conditions initiales
qui est un succédané, car il mobilise beaucoup
moins d'informations pour produire ses résultats, vu
que toutes les cellules de l'automate le produisant y participent.
Et donc il est vraisemblablement l'origine du hasard rencontré
en abondance dans la nature. Un processus simple a plus de
chance qu'un autre d'être reproduit par hasard dans
la nature.
Tout cela me fait penser à une devise-maxime corse
secrète, sorte de bout de phrase poétique :
"par hasard et mal rasé"
NB : Pour les lecteurs qui comprennent
l'anglais et qui possèdent le livre (ou veulent le
consulter sur internet http://www.wolframscience.com/nksonline/),
voici les pages à lire pour directement pénétrer
ce sujet du hasard intrinsèque :
- d'abord savoir ce qu'est un automate cellulaire et donc
se coltiner les premiers chocs avec la règle 30 et
la règle 110, et donc lire :
- la préface,
- Les chapitres 1 et 2,
- ensuite la section "Cartes itératives et phénomène
du chaos" dans le chapitre 4,
- puis, dans le chapitre 6, lire l'ensemble, à l'exception
des sections "systèmes de taille limité
et comportement de classe 2" et des deux dernières
sections "attracteurs" et "structures de classe
4",
- enfin lire le chapitre 7 jusqu'à la section "hasard
intrinsèquement généré".
Ceci
représente un grand nombre de pages... Je ne sais s'il
est possible de réduire encore pour l'instant. C'est
probablement insuffisant mais qui sait ?
Une
version encore allégée garderait la préface
et les chapitres 1 et 2.
- Ensuite, il faudrait passer directement au chapitre 6 et
lire les sections "Quatre classes de comportement"
et "Aléatoire dans les systèmes de classe
3".
- Enfin atteindre le chapitre 7 et lire la section "Trois
mécanismes pour le hasard", suivie des trois sections
suivantes sur les 3 hasards.
Mais
ce sont des hypothèses de méthode seulement...
et les méthodes par hypothèses ne sont pas toujours
les meilleures, même rarement les meilleures d'après
ANKS. Il faut inévitablement les tester, trouver les
bonnes âmes voulant s'y prêter.
Pour
en savoir plus :
Notre
dossier "A New Kind of Science" : http://www.automatesintelligents.com/labo/2002/juin/doswolfram.html
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