Une définition simple de la complexité

Un système complexe, c’est un système dans lequel les différents sous-systèmes sont imbriqués, quand il y a des interdépendances dans les deux sens entre des éléments à des échelles très diverses. En particulier des échelles de taille et des échelles de temps.

La complexité, c’est l’enfer pour l’ingénieur. On ne sait plus dire si le système est stable, instable ou chaotique, on ne sait plus prévoir ses performances car tout est couplé avec tout et réciproquement, ce qui fait qu’on est condamné à considérer le système dans sa globalité. Pour un avion, ça veut dire être capable de comprendre et prévoir non seulement le fonctionnement de chacun des sous-système, mais la façon dont il influence (et se trouve influencé) par chacun des autres sous-systèmes : aérodynamique, structure, commandes de vol, circuits pneumatiques, conditionnement d’air, circuits électriques, circuits hydrauliques, train d’atterrissage, freinage, moteurs, contrôle aérien, réglementation, etc.

Système découplé, système couplé

En général, la solution pour s’en sortir est de tailler dans le lard et de faire abstraction de nombreuses interdépendances, en décidant qu’on commence par un bout en concevant un premier sous-système et qu’on verra les conséquences sur les autres ensuite, en espérant que le processus convergera. Pour un système qu’on connaît déjà bien et sur lequel on veut faire de petites adaptations, ça marche pas mal. Mais pour concevoir un nouveau système qu’on veut ‘optimum’ par rapport à un cahier des charges nouveau, on se bride trop si on est incapable de considérer le système global.

Malheureusement, l’esprit humain n’est pas conçu pour pouvoir appréhender un système complexe dans sa globalité. On comprend bien les relations cause-effet de type hiérarchique telles que A=>B, B=>C, B=>D, mais on n’a pas les moyens d’appréhender correctement un système interdépendant tel que A=>B, B=>C, C=>A, C=>B, C=>D, D=>C. Quand on n’a pas un bout de fil par où on peut commencer à tirer, on est désemparé. Il n’y a rien qu’à voir notre perplexité devant la question de la poule et de l’oeuf (qui est la plus simple des relations interdépendantes : poule=>oeuf, oeuf=>poule).

Quand les systèmes sont linéaires, on sait encore à peu près faire. Linéaire, ça veut dire que les conséquences sont proportionnelles aux causes. Dans ce cas, on dispose d’un arsenal mathématique surpuissant. Malheureusement, seuls les systèmes simplistes conçus par des ingénieurs sont parfois linéaires. Ou bien des systèmes qu’on perturbe à peine à peine de leur point de fonctionnement stable. La plupart des systèmes ne le sont pas. Et là, on ne sait plus faire grand-chose, à part simuler et voir ce qui se passe (quand on dispose d’un modèle physique pour simuler).

Quand tout est couplé

Prenons un exemple fictif emprunté à la conception aéronautique : imaginons que sur un avion je veuille éventuellement reculer le point d’attache du train d’atterrissage afin de gagner de la place au niveau de la soute avant. Le train étant plus à l’arrière, il faudra forcer davantage sur la gouverne de profondeur pour faire baisser la queue et cabrer l’avion au décollage ; donc je dois augmenter la taille de la gouverne de profondeur, et donc la taille des actionneurs hydrauliques qui la font bouger, donc peut-être la capacité des pompes hydrauliques. Ceci ponctionne davantage de puissance sur les moteurs et conduira peut-être à des distances de décollage accrues ; mais aussi, le train plus à l’arrière permet d’incliner davantage le fuselage sans que la queue touche la piste, ce qui permet peut-être de cabrer davantage au décollage et donc finalement de décoller plus court.

Imaginez que pour à peu près chaque interdépendance avec chaque système, il y ait à la fois des effets positifs et négatifs d’un recul du train, lesquels n’ont aucune raison de se compenser. Il me faudrait donc évaluer les conséquences une par une pour savoir si la modification proposée est bénéfique ou néfaste. Et pour l’instant, je n’ai changé qu’un seul paramètre : imaginez que je veuille en changer deux, ou vingt, ou mille ! Pour chaque combinaison de paramètres, j’en suis à recalculer entièrement le comportement du système dans sa globalité.

L’évolution au secours de l’ingénieur

Confronté à un problème d’une telle complexité avec un si grand nombre de possibilités où il est impossible de prévoir séparément les conséquences de chacune, l’ingénieur abandonne toute arrogance et s’en remet à dame Nature.

Sans rire : une technique d’optimisation souvent utilisée dans la conception de systèmes complexes, c’est l’optimisation évolutionniste, autrement appelée “algorithmes génétiques”. On s’inspire de la théorie de l’évolution de la façon suivante : on choisit une façon de paramétrer le système qui puisse s’apparenter à un génome, chaque “gène” définissant une caractéristique du système (train avancé ou reculé, aile haute ou aile basse, nombre de sièges, nombre de moteurs, etc.). On génère initialement une “population” de systèmes avec des caractéristiques un peu tirées au pif, et on évalue leurs performances (gros calculs, si on a la chance d’avoir un modèle numérique pertinent, sinon on laisse tomber). On garde les meilleurs, on les fait se reproduire entre eux (je vous laisse fantasmer sur la sexualité des avant-projets d’avion), ce qui diversifie les caractéristiques de la génération suivante. On évalue alors les performances de cette nouvelle génération, on garde les meilleurs, et ainsi de suite. Pour les curieux, je renvoie à un travail de thèse publié en 2007.

L’humilité du concepteur

Voilà pourquoi je suis persuadé que dans la conception de systèmes agraires, il est illusoire de vouloir maîtriser grand-chose. C’est évident en agriculture conventionnelle où la Nature a le don de se venger des errements de l’apprenti-sorcier (qu’il soit chimiste, généticien ou simplement laboureur). Mais même en conception permaculturelle, quand on cherche à imiter la Nature avec la meilleure volonté du monde, il faut savoir garder une grande humilité. Les écosystèmes sont des systèmes complexes et je n’ai pas la prétention de croire que je peux les concevoir ni même les envisager dans leur globalité.

Quelle que soit l’élégance théorique de telle ou telle ‘technique’ permaculturelle, c’est bien la Nature et l’écosystème du lieu qui décideront du succès ou de l’échec. Nous savons rarement faire mieux que la Nature, puisque ça fait déjà des centaines de millions d’années qu’elle optimise le système ultra-complexe de la vie en utilisant l’un des meilleurs algorithmes que nous connaissions (avec quelques raffinements supplémentaires que nous avons bien du mal à comprendre). D’où l’importance vitale de l’observer sans cesse afin de l’imiter au mieux, et de tempérer l’ambition de nos interventions, de peur qu’elles produisent l’effet inverse de celui escompté. C’est la grande sagesse du ‘non-agir’ chère à Masanobu Fukuoka.

Commençons par une digression vers la conception aéronautique et spatiale : quand on doit concevoir des satellites qui vont fonctionner pendant vingt ans en orbite géostationnaire sans aucune maintenance (imaginez votre voiture rouler pendant vingt ans jour et nuit sans jamais passer au garage), ou quand on doit concevoir un avion qui volera pendant un milliard d’heures sans accident (imaginez votre ordinateur tourner pendant 117000 ans sans planter), il nous faut des systèmes tolérants aux pannes, il nous faut de la robustesse. Généralement, on atteint cette robustesse par des architectures redondantes et diversifiées. Quand un composant tombe en panne, un composant de secours prend la main. Parfois, même le système redondant peut connaître des défaillances. Le cas le plus fréquent correspond à une erreur de conception commune à l’équipement nominal et à l’équipement redondant. Si l’on veut se prémunir y compris contre ces cas imprévisibles (on ne sait jamais où sont les erreurs de conception, mais on sait qu’il y en aura toujours), on prévoit un autre système de secours, complètement différent et indépendant du système principal. Généralement, le système de secours est moins efficace, plus rustique, et supporte bien mieux les situations de fonctionnement dégradé. Ceci permet alors au pilote de poser l’avion ou aux opérateurs au sol de reconfigurer le satellite. Et plus on met de diversité dans le système, et plus il devient robuste.

Application aux écosystèmes

Quand on regarde quelles plantes colonisent spontanément une parcelle, on a l’impression que ce sont justement les plantes dont le sol a besoin, selon son état, pour en améliorer la fertilité. D’abord il y aura un couvert de graminées, pour stabiliser la couche superficielle ; ensuite des pissenlits, des bardanes, ou du rumex perforeront les couches compactées grâce à leur racine pivotante ; ensuite les épineux protègeront la zone contre le piétinement et les herbivores ; enfin les arbres et les arbustes fourniront une source durable d’humus, une assurance contre l’érosion, une capacité à “digérer” la roche-mère pour créer davantage de sol, un habitat durable pour la faune, etc. Comme si toutes ces plantes étaient au service d’un seul objectif, comme si un ‘horloger’ avait pris soin d’enchaîner méticuleusement toutes les pièces de ce puzzle pour aboutir à la forêt.

Même s’il me reste une once de foi, je n’en demeure pas moins un ingénieur avec des principes ; et des arguments comme “Dieu l’a fait” ou “La Nature l’a voulu ainsi” me sont notoirement insuffisants. En fait, Darwin avait déjà tout compris. Les processus d’évolution et de sélection ne s’appliquent pas qu’aux espèces. Notre point de vue individualiste nous fait oublier qu’aucune espèce n’est isolée d’un écosystème. La sélection naturelle ne s’applique pas aux espèces de façon individuelle : si une symbiose apporte à un arbre et un champignon un avantage compétitif mutuel, ils prospèreront et évolureont de concert. Quand la sélection naturelle s’applique à un écosystème tout entier, l’écosystème qui prévaudra, c’est bien l’écosystème le plus robuste, celui qui se rétablit le plus rapidement après une perturbation ou un désastre. La théorie de l’évolution appliquée aux écosystèmes nous montre bien que les écosystèmes seront favorisés dans lesquels les espèces semblent coopérer, dans lesquels la diversité offre un attirail d’outils pour prospérer, survivre, évoluer. De même que l’évolution a engendré cette équipe d’organes parfaitement coordonnée et adaptée à la chasse qu’on appelle ‘chat’, de même l’évolution des écosystèmes conduit aux forêts tempérées ou tropicales, qui ont l’apparence d’être conçues pour produire de la fertilité et pour se rétablir rapidement.

Les écosystèmes que nous observons aujourd’hui sont ceux qui ont survécu pendant des millions d’années (puisque les autres ont disparu ou évolué). Ce sont donc des écosystèmes qui ont été atteints par des centaines de perturbations (en particulier climatiques) et qui s’en sont sortis. S’ils ont survécu, c’est qu’ils étaient robustes. Comme la robustesse et la diversité vont de pair, ceci explique comment la sélection naturelle a engendré l’extraordinaire diversité que nous observons. Cela va totalement à l’encontre de l’idée véhiculée par une forme illettrée de Darwinisme (avec en son centre l’idée inepte du darwinisme social) selon laquelle la sélection, à force d’écrêmage, finit par ne retenir que quelques espèces championnes. Et ceci explique aussi pourquoi les écosystèmes qui nous entourent aujourd’hui (au moins ceux qui n’ont pas encore été massacrés) semblent être équipés ‘de série’ de mécanismes pour survivre à toutes les sortes de désastres. CQFD. Incendies, glissements de terrain, sécheresse, inondations, gel : il y a toujours un ensemble de processus ou d’espèces qui attendaient sagement qu’un certain événement se produise pour se rendre utiles et réparer les blessures, puis qui retournent en dormance pour les prochains milliers d’années jusqu’au prochain épisode.

Application concrète : ma vie

Je ne sais pas de quoi demain sera fait. Même si le paysage social et économique autour de moi a été relativement stable sur les vingt dernières années, cela ne veut pas dire que ça va continuer toujours. Les humains ont la mauvaise habitude de considérer que trois années de suite font une règle éternelle. Je sais que la probabilité qu’une crise majeure intervienne en France avant que je sois grand-père est de 100%. Si l’on prend l’histoire de France, pas une génération n’aura été épargnée par une crise grave ou une guerre ; pas même celle des baby-boomers, qui ont vécu au bord d’une guerre nucléaire pendant au moins un quart de siècle et qui ont subi les deux chocs pétroliers des années 70. Chercher à imaginer ce que sera cette crise est un jeu stérile, comme de lister toutes les possibilités de défaillance inattendue dans la conception d’un système de commandes de vol.

Mais je sais qu’un système diversifié est toujours plus robuste. Donc je veux mettre davantage de ‘biodiversité’ dans ma vie.

Comment ça peut se traduire ? Cela fait à peine deux ans que je m’y attelle explicitement, mais je peux déjà proposer quelques exemples :

• Diversifier le travail. Ceci est la clé de voûte de la démarche. L’éthique du travail et les conventions sociales nous forcent à avoir un seul métier, rémunéré, et à plein temps. Ceci me semble aussi peu varié ni résistant que 1000 hectares de maïs transgénique. Les espèces animales en voie de disparition ne sont-elles pas celles qui sont trop spécialisées, qui ne mangent qu’une seule espèce de plantes ou ne vivent que dans une niche écologique trop étroite ? Il me faut sortir de ce carcan. Je travaille déjà à temps partiel (4 jours par semaine), et je vais certainement poursuivre dans cette direction. Je pourrais choisir d’avoir deux métiers, mais je crois qu’il y a encore plus de possibilités de diversification si je peux me permettre de réduire mon travail rémunéré et que je consacre le temps libéré à du travail “non-monétaire”. Emancipé d’une tutelle commerciale, ce travail est en effet bien plus adaptable. Je rénove ma maison, je fais pousser de la nourriture, je suscite des réseaux d’amis au niveau local (et global), je travaille pour le domaine public, je me forme à tout ce qui passe à ma portée…
• Diversifier l’approvisionnement en nourriture. Je veux produire au moins la moitié de ce que mange ma famille. En parallèle, nous nous sommes abonnés à un système de paniers avec un Jardin de Cocagne ; nous commandons les denrées non-périssables en gros auprès d’une association ‘centrale d’achat’ (l’Orée du Bio) ; nous achetons la viande chez des éleveurs voisins, etc. Chaque année, nos visites au supermarché se font plus rares.
• Diversifier les amis, apprendre à connaître d’autres gens. Si toute ma vie se passe au travail ; si mes collègues sont tous des ingénieurs ; s’ils proviennent tous des mêmes milieux sociaux et des mêmes écoles ; alors ça s’appelle de la monoculture. Je ne suis pas un champion des réseaux et des carnets d’adresse, mais je commence à m’impliquer davantage dans davantage de réseaux, d’associations, de groupes, pour connaître des tonnes de gens que je n’aurais jamais rencontrés si j’étais resté dans mon trou.
• Diversifier les sources d’information. Je n’ai plus de télévision depuis 2001, mais il m’a fallu encore quelques années avant de comprendre qu’il fallait aussi cesser d’écouter la radio. C’est pourtant facile à comprendre. Tous les médias classiques sont faits pour faire de l’audience : ils ne nous disent que ce qu’on aime entendre, et ils sont aussi moutonniers que des opérateurs financiers. Donc ce n’est pas auprès d’eux qu’on risque d’apprendre quelque chose de vraiment différent. Sans radio ni télé, quand il ne restait que l’écrit (sites d’information sur internet) et les podcasts, j’ai pu commencer à m’intéresser aux choses qui me semblent vraiment importantes (attention toutefois : c’est vite fait de tourner en rond et de se complaire dans l’information qui nous arrange sans aller voir ailleurs. Il faut se forcer à lire et écouter des gens avec qui on n’est pas d’accord si on veut avoir une chance de se remettre en question un jour).
• Diversifier la connaissance. Rien qu’à y réfléchir, ce qu’on appelle ‘culture’ est souvent une convention intrinsèque à un milieu socio-culturel. Je vais ouvrir grand les fenêtres, et ma curiosité n’aura plus de limites.

Epilogue

Et la diversité est tellement plus passionnante !

Publié initialement (septembre 2007) en anglais sur mon blog wisemandarine.com

Lire aussi

Ma définition de l’agriculture personnelle

Liens externes

La sélection naturelle organise la diversité et la productivité des écosystèmes (en anglais)

Pour être applicable à une société évoluée et ne pas représenter un retour en arrière à la quasi-servitude du paysan d’antan, l’agriculture personnelle doit bénéficier des immenses progrès réalisés depuis cent ans dans la compréhension des mécanismes du vivant ainsi que des pratiques révolutionnaires qui en découlent. La polyculture associant arbres, arbustes, prairies, plantes vivaces et annuelles ; les pratiques de paillage et de compostage ; le non-labour ; les bois raméaux fragmentés, et d’une manière générale les sagesses qui cherchent à imiter ce qui fait le succès des écosystèmes spontanés ; associés à des outils nouveaux ou de nouvelles manières d’utiliser les anciens, permettent de réduire considérablement le temps (et souvent l’espace) nécessaire pour nourrir une famille. Ainsi, faire pousser, récolter et conserver ce que l’on mangera devrait constituer moins d’un quart du temps de travail, c’est à dire moins que la proportion du salaire à plein temps que nous consacrons en moyenne aux achats de nourriture dans le modèle occidental actuel.

L’agriculture personnelle se rangerait alors aux côté des autres activités domestiques non monétaires, telles que :

• la lessive et le repassage
• la cuisine
• le ménage et l’entretien
• le bricolage et la décoration

pour lesquels on conçoit bien qu’une externalisation à un employé de maison ou un artisan n’est rentable économiquement que pour une frange toujours plus minoritaire de foyers aisés.

De même que l’ordinateur personnel, profitant des mêmes avancées technologiques, a si brillamment supplanté les grands serveurs de calcul qu’on pensait pourtant à l’abri de leurs économies d’échelle, de même je conjecture que l’agriculture personnelle, si elle ne se contente pas d’être un retour à la serfouette et à la houe, mais bénéficie des nouvelles sagesses en matière de pratiques biologiques, peut supplanter la grande agriculture, tant il est clair que les économies d’échelle n’en sont qu’apparentes.

Voir aussi :

le manifeste de l’arpent nourricier

mon parcours (à venir)