Comment les bancs de poissons nagent-ils en harmonie ? - Nathan S. Jacobs

Voir la leçon complète: http://ed.ted.com/lessons/how-do-schools-of-fish-swim-in-harmony-nathan-s-jacobs

Comment les bancs de poissons nagent-ils en harmonie ? Comment les minuscules cellules dans votre cerveau donnent-ils lieu aux pensées complexes, aux des souvenirs, et à la conscience de qui vous êtes ? Curieusement, ces questions ont la même réponse générale. Nathan S. Jacobs explique le concept de l'émergence, la création spontanée des comportements et des fonctions sophistiquées à partir de grands groupes d'éléments simples.

Leçon de Nathan S. Jacobs, animation par TED-Ed.

Comment les bancs de poissons
nagent-ils en harmonie ?

Et comment les minuscules
cellules de notre cerveau

donnent-elles naissance à
ces pensées complexes, ces souvenirs,

cette conscience
qui vous constituent ?

C'est assez curieux, mais ces questions
ont toutes la même réponse :

l'émergence,

ou la création spontanée de comportements
et de fonctions sophistiquées

à partir de vastes groupes
d'éléments simples.

Comme beaucoup d'animaux,
les poissons évoluent en groupe,

mais pas seulement parce qu'ils
apprécient la compagnie des autres.

C'est une question de survie.

Les bancs de poissons présentent
un comportement d'agrégation complexe,

qui les aident à échapper
aux prédateurs affamés,

alors qu'un poisson isolé est vite perçu
comme une proie facile.

Alors, qui est le brillant
chef d'orchestre de cet ensemble ?

En fait, c'est tout le monde

et personne à la fois.

Qu'est-ce que cela veut dire ?

Tandis qu'un banc de poissons
tourne et vire en motifs élégants,

tout en esquivant les requins,

dans ce qui ressemble
à une chorégraphie délibéré,

chaque individu suit en fait
deux règles simples

qui n'ont rien à voir avec les requins :

un, rester proche de son voisin,
mais pas trop près,

et deux, ne jamais s'arrêter de nager.

Comme individus, les poissons
sont concentrés

sur le respect scrupuleux
de ces interactions locales ;

mais, si un nombre suffisant
rejoint le groupe,

quelque chose de remarquable se produit.

Le mouvement d'un individu s'efface

derrière une entité
complètement nouvelle :

le banc de poissons, qui possède
son propre ensemble de comportements.

Le banc n'est pas dirigé
par un seul poisson.

Il apparait spontanément si vous avez
un nombre suffisant de poissons

suivant le bon ensemble de règles locales.

C'est comme un accident qui se produit
encore et encore,

permettant aux poissons
de tous les océans,

d'éviter la prédation avec succès.

Et cela ne se limite pas aux poissons.

L'émergence est une propriété fondamentale

de nombreux systèmes complexes
d'éléments en interaction.

Par exemple, la façon dont des millions
de grains de sable

s'entrechoquent et dégringolent
les uns sur les autres

produit presque toujours
le même motif d'ondulations.

Et quand l'humidité
gèle dans l'atmosphère,

les propriétés de liaison
propres aux molécules d'eau

produisent immanquablement
les segments rayonnants

qui formeront des flocons magnifiques.

Ce qui rend l'émergence si complexe,

c'est que vous ne pouvez pas la comprendre

simplement en la démontant,
comme les pièces d'une voiture.

Séparer les choses est une bonne approche
pour comprendre un système complexe.

Mais si vous réduisez un banc
à la somme de ses individus,

il perd la capacité d'échapper
à ses prédateurs,

et il ne reste plus rien à étudier.

Et si vous réduisez le cerveau
à un ensemble de neurones,

vous vous retrouvez avec quelque chose
qui est notoirement insuffisant,

ne ressemble en rien
à notre façon de penser et d'agir,

du moins la plupart du temps.

Malgré tout, ce que vous pensez
en ce moment

ne dépend pas d'un seul neurone
logé dans un coin de votre cerveau.

La pensée émerge plutôt
des activités collectives

de nombreux, très nombreux neurones.

Il y a des milliards de neurones
dans le cerveau humain,

et des trillions de connexions
entre tous ces neurones.

Lorsque vous mettez un système
si complexe en route,

il pourrait se comporter de
toutes sortes de manières étranges,

mais il ne le fait pas.

Comme les poissons, les neurones
suivent des règles simples ;

en tant que groupe, leurs activités
s'auto-organisent en motifs fiables

qui vous permettent de faire des choses
comme reconnaitre des visages,

répéter la même tâche avec succès
encore et encore,

et de garder toutes ces petites
habitudes stupides qui font votre charme.

Alors, quelles sont ces règles simples
en ce qui concerne le cerveau ?

La fonction de base de chaque neurone
dans le cerveau

est soit d'exciter soit d'inhiber
d'autres neurones.

Si vous connectez ensemble
quelques neurones dans un circuit simple,

vous pouvez générer
des motifs rythmiques d'activité,

des boucles de rétroaction
qui accélèrent ou arrêtent un signal,

des détecteurs de coïncidence,

et la désinhibition,

où deux neurones inhibiteurs peuvent
effectivement activer un autre neurone

en supprimant les freins inhibiteurs.

Lorsque le nombre
de neurones connectés augmente,

des modèles de plus en plus complexes
d'activité naissent du réseau.

Très vite, tant de neurones
sont en interaction

de tant de façons différentes à la fois,
que le système devient chaotique.

La trajectoire de l'activité du réseau
ne peut pas être facilement expliquée

par les circuits locaux simples
décrits plus haut.

Et pourtant, de ce chaos,
des motifs peuvent émerger,

puis apparaitre encore et encore
d'une manière reproductible.

Il arrive un moment
où ces motifs d'activité

deviennent suffisamment complexe,

et curieux pour commencer à étudier
leurs propres origines biologiques,

sans parler de l'émergence !

Et ce que nous avons trouvé
dans le concept d'émergence,

à des échelles très différentes,

est la même caractéristique remarquable
exhibée par le poisson :

l'émergence ne nécessite pas que
quelqu'un ou quelque chose dirige.

Si les bonnes règles sont en place,

et certaines conditions de base
sont remplies,

un système complexe va tomber dans
les mêmes habitudes encore et encore,

transformer le chaos en ordre.

C'est vrai dans le pandémonium moléculaire
qui permet à vos cellules de fonctionner,

les fourrés enchevêtrés de neurones
qui produisent vos pensées,

votre identité,
votre réseau familial et amical,

jusqu'aux structures et économies
de nos villes à travers la planète.