Fourmis, étourneaux, lucioles… sans centre de décision unique, ces collectifs accomplissent des tâches complexes à partir d’informations strictement locales. Ils convergent vers de bons trajets, se synchronisent, se déplacent en nuées denses sans collision. Pour cela, il suffit en fait de règles simples, combinées à des rétroactions, où l’action de chaque individu modifie légèrement l’environnement ou l’état du groupe et où cette modification influence en retour les actions suivantes. Cette logique inspire aujourd’hui des algorithmes pour piloter des systèmes distribués, des robots aux réseaux de capteurs, par exemple.

On associe spontanément l’intelligence à un organe central, un cerveau, une tour de contrôle, un « grand modèle » qui verrait tout et déciderait pour tous. Pourtant, une bonne partie du vivant fait exactement l’inverse. Il n’y a pas de contrôle centralisé et, malgré tout, on observe des comportements collectifs remarquables.

Un murmure d’étourneaux au crépuscule forme des nuages mouvants, fluides, sans collisions apparentes. Une colonne de fourmis en quête de nourriture trouve des chemins efficaces sans vision globale. Certaines espèces de lucioles finissent par clignoter ensemble, comme si un métronome invisible donnait le tempo.

Dans ces exemples, la nature coordonne sans commander. Le point commun n’est pas l’absence de hiérarchie au sens social (une fourmilière a des rôles), mais l’absence de calcul et de prise de décision centralisés. La coordination émerge de règles locales, de signaux partagés, d’interactions et de rétroactions. C’est l’intuition au cœur de l’intelligence en essaim (swarm intelligence), obtenir un comportement global cohérent à partir de règles locales simples. Un algorithme en essaim en est la traduction informatique : une population d’agents simples explore collectivement une solution sans contrôleur central, à partir d’informations locales et de boucles de rétroaction.

Pour comprendre ce qui se passe, un bon réflexe en science est de chercher si un même schéma se dégage : une règle locale donne un effet global, qui peut être traduit au sein d’une algorithmique… et déboucher sur un usage concret.

Passons en revue trois cas significatifs : trois mécanismes simples observés dans la nature, qui ont donné trois familles d’algorithmes.

La trace des fourmis et des termites, ou la « stigmergie »

Règle........

© The Conversation