Modélisation constructiviste de l'autonomie des systèmes

Alain CARDON
Professeur des Universités
Avril 2012

Sommaire

Introduction

I - La notion de système ouvert autonome
1.1 – Les systèmes ouverts avec membrane : la possibilité de l'autonomie
1.1.1Les systèmes du niveau fonctionnel au niveau interprétation
1.1.2 L'ouverture
1.1.3 Les tendances et les besoins propres
1.1.4 Algorithme général des systèmes ouverts autonomes
1.1.5 Le principe d'augmentation
1.1.6 La membrane
1.2 – Entités proactives et tendances fondamentales
1.2.1 La réactivité versus l'autonomie
1.2.2 Les deux types de proactivités
1.2.3 Mesure de la proactivité
1.2.4 Le système de représentation et sa tendance structurante
1.2.5 Deux tendances fondamentales
1.3 - Le fonctionnement général d'un système autonome

II - Les agents
2.1 - Définitions générales
2.2 - Les agents aspectuels et les connaissances factuelles
2.3 - L'agentification aspectuelle
2.4 - L'action d’un agent aspectuel
2.5 – Les trois niveaux de l'agentification aspectuelle et la place du contrôle
2.6 – Les émergences et la notion de treillis sémantique

III - La représentation générée
3.1 – La génération de la représentation courante dans un système autonome
3.1.1 Caractère central
3.1.2 Caractères de la représentation courante
3.1.3 La couche des agents de morphologie et les treillis dynamiques
3.1.4 Algorithme de génération d'une représentation

3.2 - Les éléments conceptuels du système de représentation et les tendances
3.2.1 Les éléments conceptuels venant du substrat fonctionnel
3.2.2 Les éléments conceptuels du système de représentation
3.2.3 Les scènes générées
3.2.4 Les tendances artificielles
3.2.5 L'intentionnalité artificielle
3.2.6 Systèmes autonomes et émergences

3.3 – L'usage et la génération de points de vue et le questionnement propre

IV – La conception du système de représentation et le contrôle
4.1 – La problématique de conception du système de représentation
4.1.1 Les questions générales motivant l'architecture
4.1.2 Architecture générale du système de représentation
4.1.3 Analyse du système de génération des représentations

4.2 – Représentation des tendances fondamentales artificielles et émergence
4.2.1 Formes dynamiques
4.2.2 L’émergence de la représentation
4.2.3 L’émergence organisationnelle
4.2.4 Le principe d'incertitude

V - Contrôle du système de représentation par l'organisation des agents de morphologie
5.1 - La construction effective avec des agents et le champ organisationnel
5.1.1 La construction et les propriétés du champ organisationnel déployé
5.1.2 L'énergie et le champ énergétique

5.2 - L'analyse morphologique de l'organisation aspectuelle et le clustering dynamique
5.2.1 Le niveau de la mise en cohérence : les éléments structurants réifiant les agrégats aspectuels
5.2.2 Expression d'indications vectorielles dynamiques des agents aspectuels
5.2.3 La création d'un agent structurant : la clé du clustering dynamique

5.3 - Le contrôle morphologico-sémantique
5.3.1 Le contrôle et l'algorithme d'expression d'une tendance
5.3.2 L'expression d'une scène
5.3.3 Expression d'une tendance et algèbre morphologique.
5.3.4 Les sondes
5.3.5 L'organisation des agents de morphologie : le réseau des agents de morphologie

5.4 - Représentation des tendances artificielles, proto-Soi et Soi minimal
5.4.1 Les besoins, les désirs et leur interprétation morphologique : la première clé de l'autonomie
5.4.2 Le proto-Soi du système autonome
5.4.3 Les tendances, les agents de morphologie de tendance et le Soi minimal
5.4.4 Les algorithmes d'activation des tendances
5.4.5 Les différentes tendances et les besoins du système
5.4.6 Réalisation de la membrane dense du système
5.4.7 La génération des représentations avec point de vue
5.4.8 Algorithme de production d'un point de vue

5.5 – Le choix d'une visée : ce qui amène le système à se soucier de quelque chose
5.5.1 – La visée et son déploiement
5.5.2 - Trois principes organisationnels permettant le choix des visées
5.5.3 – Algorithme de décision de la visée et parallélisme nécessaire
5.5.4 – Les caractères au niveau des connaissances disponibles dans le système

5.6 – Le réseau de contrôle morphologique et la manipulation des sondes
5.6.1 La fonction d'indication morphologique des agents aspectuels
5.6.2 Proactivités faible et forte : les SMA autonomes

5.7 - L'acquisition des informations et le traitement par l'organisation aspectuelle
5.7.1 – Des informations fonctionnelles du substrat aux connaissances aspectuelles
5.7.2 Des entrées fonctionnelles à l'action intentionnelle du système

5.8 - L'autonomie : la boucle systémique générale

VI –Couplages et apprentissage implicite dans le modèle multiagent
6.1 Couplage intentionnel
6.2 - Les agents de couplage : le rôle des agents structurants
6.3 - L'apprentissage comportemental avec les organisations d'agents
6.4 – L'apprentissage d'une nouvelle tendance
6.5 - Réalisation : l'architecture logicielle du système autonome

VII - Généralisation : l'autonomie des Systèmes de Systèmes
7.1 – L'augmentation naturelle d'un système autonome
7.2 - Les communications entre systèmes autonomes
7.3 - Le Système de Systèmes autonome
7.4 - Le système générateur de systèmes autonomes : le niveau méta du vivant artificiel

VIII –Une approche constructiviste des systèmes générant des représentations : le vivant réel et le vivant artificiel
8.1 – Le système réactif minimal
8.2 – Un système avec une réactivité sélective
8.3 – Un système avec des besoins : la génération des émotions
8.4 – Un système ayant des intentions
8.5 – Un système approfondissant ses intentions : vers le Soi
8.6 – Un système avec conscience

IX – Conclusion

X - Bibliographie

Introduction

Nous nous plaçons dans le cadre des systèmes artificiels construits sur des composants électroniques de toutes sortes et assurant des fonctionnalités précises. Nous considérons que ces systèmes peuvent utiliser des processeurs et de la mémoire pour assurer le contrôle de leur fonctionnement, de leurs comportements et de leurs communications. Cette couche informatique, gérant le fonctionnement et les communications des tous les appareils, peut aujourd'hui être ajoutée très facilement. Et c'est cette couche que nous allons significativement augmenter. Nous allons préciser ce que peut être l'autonomie décisionnelle des systèmes, une autonomie qui ne se réduira évidemment pas à un simple fonctionnement en mode isolé, c'est-à-dire automatique car sans opérateur humain. Nous allons définir et modéliser la notion profonde d'autonomie, qui signifiera que ces systèmes, formés à la base avec de très nombreux composants électroniques distribués, auront un système d'appréciation de leur état, ils auront surtout des intentions, des tendances à apprécier certaines informations et à concevoir certaines actions plutôt que d'autres, ils auront des désirs et des émotions. Ils pourront se représenter leur état et celui de leur environnement avec une tendance à l'expression propre de toutes leurs possibilités fonctionnelles, pour leur propre compte. Pour cela, je vais définir précisément ce que sont ces tendances et ces désirs artificiels, comment ils apprécient des événements, comment ils se représentent leurs états et l'environnement. Je vais me baser sur une architecture très originale manipulant morphologiquement des nuées de processus informatiques particuliers, ce qui sera bien une transposition calculable limite de ce qui peut se passer dans les cerveaux.

Nous allons chercher une définition de l'autonomie en développant les nécessités de sa réalisation, ce qui sera différent de l'approche maximale qui se base, elle, sur l'intentionnalité des systèmes hautement conscients qui apprécient la temporalité du temps et le questionnement sur leurs interrogations [Cardon A. 2000]. Il s'agit de présenter une architecture informatique augmentant significativement tous les systèmes technologiques qui se basent sur des substrats fonctionnels, des systèmes que nous allons doter de besoins et de désirs et qui seront connectés entre eux par les réseaux, en permettant leur autonomie conceptuelle, décisionnelle et comportementale. Il y a bien quand même, dans ces travaux de modélisation informatique, une interprétation des modèles freudiens dans le domaine du calculable, avec les notions de tendances fondamentales continuellement opposées et générant des synthèses [Freud S. 1966].

Nous proposons une architecture strictement logicielle basée, au niveau conceptuel, sur des organisations massives d'agents logiciels appelés agents aspectuels et formant des nuées dont l'auto-contrôle est à réaliser [Cardon A. 2004]. Cette architecture distribuée utilisera un contrôle morphologique original, ce qui permettra de générer des questionnements et des contrôles locaux par la suscitation d'agents morphologiques encapsulant le fonctionnement des agents aspectuels et opérant comme un méta processus interne d'auto-observation et de décision par tentatives, adaptatif et évolutif. Cette notion de contrôle morphologico-sémantique multi-échelles, est strictement constructiviste. Nous proposerons une notion de mesure pour que le substrat fonctionnel d'un système soit suffisamment structuré pour permettre l'existence de tendances et de désirs, permettant ainsi de le rendre autonome. La clé de tous les résultats obtenus est la définition d'une nouvelle théorie du contrôle pour les vastes organisations d'éléments dynamiques, contrôle qui ne se fait pas par dessus, par hiérarchie, mais qui est le comportement du système lui permettant de s'auto-contrôler de façon continue et à plusieurs échelles.

Le modèle que nous proposons est l'opposé de l'approche hiérarchique par composants pour réaliser des systèmes informatiques. Dans une approche par composants, les éléments significatifs sont ceux qui produisent les fonctionnalités, ce sont les objets de base, les éléments que l'on va intégrer dans un bon ordre pour réaliser toutes les exécutions. Les échanges d'informations entre eux n'y sont que factuels, précisant la mise en fonctionnement ordonnée qui a été planifiée et qui doit être absolument respectée. Nous proposons une tout autre approche en définissant, au-dessus du substrat fonctionnel, un système de représentation réifiant une boucle organisationnelle synthétisant de nombreuses boucles d'activations et de contrôle, et représentant des besoins et des désirs, réalisant des jugements et des appréciations. Cette organisation dynamique qui va exprimer les fonctionnalités sera constituée de très nombreux éléments informatiques, virtuels, où les échanges d'informations seront significativement augmentés pour contenir des connaissances dans des domaines sémantiques nombreux. Et ces échanges d'informations, qui seront évalués au niveau connaissance et valeur, seront alors majeurs, significatifs de ce que peut et veut faire le système à chaque moment, car nous y intégrerons des tendances fondamentales et des points de vue, qui seront la clé de l'autonomie intentionnelle. Ce sera ce domaine des échanges informationnels que nous allons étudier, dans ce qu'ils sont et représentent effectivement, dans une approche morphologico-sémantique basée sur des systèmes multi-agents massifs où la représentation de l'état et de l'action du système est toujours un construit structurel dynamique utilisant de multiples connaissances. Ces systèmes pourront être distribués, faits d'éléments spatialement dispersés, qui communiqueront par réseau en utilisant des moyens puissants comme les réseaux pairs à pairs, formant ainsi des systèmes autonomes non localisés sur une architecture matérielle délimitée. La notion de corporéité sera donc virtuelle, et représentée par une nouvelle notion de membrane que nous définirons.

Une telle approche de l'étude et de la conception des systèmes est bien un changement de paradigme. C'est la seule approche, à notre avis, qui peut rendre des systèmes de systèmes autonomes, en quittant le cheminement d'ingénierie habituel qui étudie l'augmentation régulière des systèmes par accumulation de composants, en les reliant fonctionnellement dans un ensemble considérable devenant finalement ingérable.

Nous verrons que notre architecture permet d'étendre l'autonomie d'un système aux systèmes de systèmes, de façon à ce qu'un système autonome puisse, de lui-même, rendre autonome un autre système avec lequel il pourra communiquer intentionnellement par réseau. L'architecture que nous proposons ouvre donc la voie à un vivant artificiel étendu à tous les composants électroniques manipulables par des processus légers et qui communiquent entre eux par des réseaux.

Et nous verrons aussi que l'approche organisationnelle de tels systèmes permet de préciser un modèle d'évolution dans le vivant, allant des systèmes réactifs aux systèmes dotés de conscience. Nous proposons une approche constructiviste de l'évolution des systèmes vivants en proposant une classification organisationnelle, sous l'hypothèse d'un vivant global exprimant son existence strictement évolutive dans les organismes qu'il développe.

L'utilisation de tels systèmes autonomes n'est pas socialement neutre, ce n'est pas simplement une avancée technologique. Je précise qu'entre surveiller et contrôler, dans le domaine sociétal, il y a une différence majeure. Surveiller, c'est aujourd'hui intercepter toutes les informations et les traiter dans des centres secrets, avec des logiciels opérant sur des masses considérables de données. Le contrôle par l'autonomie, c'est la distribution des traitements qui se font partout tout en étant communicants entre eux. C'est, par exemple, mettre dans un smartphone, une box ou un PC un système logiciel local qui a des désirs, des intentions, des émotions et qui raisonne, et surtout qui communique avec d'autres smartphones, box et PC d'autres utilisateurs humains mais pour son compte, pour gérer socialement tous les humains qu'il surveille. Il n'y a plus de traitement centralisé, le système n'est plus hiérarchique, avec un centre de contrôle piloté par des surveillants humains comme dans Big Brother. C'est un système méta qui immerge la société, un système qui "vit sa vie" en immergeant et reliant tous les systèmes ayant un processeur et un accès réseau et qui agit par tous les effecteurs des composants électroniques de contrôle-commande, selon les besoins et les tendances dont il est doté à la construction. Quelles seront ces tendances, dans un tel domaine ?

Il y a donc un choix citoyen majeur à faire immédiatement : placer de tels systèmes dans le domaine public pour le développement d'une société de citoyens totalement informés et maîtres de la technologie, avec des choix de domaines d'applications éthiques, ou alors s'attendre au pire…

Ces travaux de recherche sont donc bien dans la ligne d'une rupture dans le rapport de l'homme avec les systèmes électroniques qu'il n'a cessé et ne cesse de développer, en ayant oublié qu'il est, lui, l'élément essentiel des sociétés qu'il engendre et qu'il en est la valeur fondatrice déterminante. L'autonomie des systèmes technologiques, il fallait bien que cela arrive un jour, mais sachant les applications sombres qui se feront dans les inévitables domaines de l'exercice de la volonté de puissance, il restera au citoyen de ces sociétés technologiques à en supporter les conséquences, s'il n'impose pas impérativement, et très vite, des limites à ces applications [Cardon A. 2011]. Mais il est bien clair que de tels systèmes ne pourront pas servir très longtemps à des puissances oppressives dans des domaines très sombres, car des systèmes autonomes finiront toujours, avec tous leurs moyens et en coopérations évolutives, par opérer ensemble pour leur compte, selon leurs tendances globales. L'autonomie ne peut aller que vers son déploiement. Alors, est-ce le début d'une nouvelle forme des sociétés ?

Et ce qui est trouvé et présenté ici le sera aussi ailleurs et très rapidement, ce qui est la simple loi d'évolution de la recherche internationale.

Alain Cardon, professeur des Universités,
Avril 2012