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17 déc.

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A la découverte des labos

La physique des foules

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Ils tournent dans le bocal, se suivent et virevoltent. Poissons véritables ? Ou bien symboles mus par des modèles mathématiques ? Impossible à déceler. Clément Sire, chercheur au Laboratoire de Physique Théorique (LPT) mène, en lien avec Guy Theraulaz, biologiste du comportement au Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), des travaux originaux sur les comportements collectifs des groupes animaux et humains. Objectif : mieux comprendre les phénomènes qui émergent des interactions entre individus. Comment les poissons  tournent de concert, comment les individus s’alignent en file, sans y penser, sur le trottoir, ou pour sortir d’un stade, comment ils se mettent soudain à adorer les mêmes prénoms…

Les physiciens s’intéressaient à la matière inerte, ils sont de plus en plus nombreux à étudier le comportement collectif des êtres vivants. Ces dernières années, des départements spécialisés ont vu le jour, de Princeton à Dresde ou Santa Fe. Au LPT, Clément Sire étudie ainsi cette « physique de la société ».

« Je travaille en relation étroite avec le biologiste toulousain Guy Theraulaz et ses collègues du CRCA, mais également avec des chercheurs en psychologie sociale, à Tokyo notamment, avec des économistes, des informaticiens. En partant de l’observation précise des phénomènes, nous cherchons à établir des modèles mathématiques prédictifs. Cette approche propre aux physiciens vaut que l’on s’intéresse au comportement des particules, à celui des ordinateurs en réseaux, des humains ou des poissons », explique Clément Sire.

Prenons les poissons justement ! Clément Sire et ses collègues étudient d’abord leur comportement individuel, puis celui de deux d’entre eux, et caractérisent ainsi leurs interactions. Il élargit ensuite la recherche à un groupe plus large. « Nous voyons ainsi qu’ils s’alignent et s’attirent les uns les autres, avec des forces observées expérimentalement et quantifiables théoriquement. Le modèle ainsi construit reproduit alors de nombreuses structures observées dans de véritables bancs de poissons », explique le chercheur.

Les humains aussi, en agissant de manière apparemment libre à l’échelle individuelle, créent sans le vouloir et parfois sans le savoir, des systèmes organisés. « Des travaux menés au CRCA ont montré qu’ils se mettent naturellement en file. Arriver à modéliser ce comportement peut permettre par exemple d’optimiser l’architecture des stades pour faciliter leur évacuation. Des approches similaires permettent de réguler le trafic autoroutier comme le font les Allemands depuis la fin des années 80, de prédire la propagation internationale des épidémies, ou encore de comprendre l’évolution des phénomènes de ségrégation sociale ou culturelle au sein des villes », dit-il.

Les méthodes de la physique s’appliquent à des champs de plus en plus variés. « Nous nous intéressons en ce moment aux interactions entre individus dans un cocktail. Il s’agit d’arriver à mesurer, caractériser, et modéliser les comportements sociaux. Quelle propension un individu a-t-il à rejoindre et quitter un groupe ? Quelle est la durée de ses conversations ? Rejoint-il des groupes restreints ou plus larges ? »

Le physicien a aussi étudié la manière dont les prénoms devenaient à la mode, dont le nombre de nouveau-nés prénommés Amélie, Arthur ou Rodolphe, tout à coup augmentait, puis retombait progressivement, en moyenne deux fois moins vite qu’il n’avait crû. Il s’est également passionné pour les interactions entre joueurs d'un tournoi de poker – une économie simplifiée –  et la manière dont elles aboutissaient à des répartitions des gains entre joueurs, au final toujours étonnamment semblables. « A terme, nos méthodes pourraient être utiles aux politiques, en permettant d'observer, caractériser et modéliser les phénomènes en jeu, afin d'identifier les conséquences de telle ou telle décision », observe le physicien.

 
  • Pour en savoir plus

Le site internet du LPT (unité mixte de recherche CNRS / Université Toulouse III – Paul Sabatier)
Le site internet du CRCA (unité mixte de recherche CNRS / Université Toulouse III – Paul Sabatier)
Page dédiée aux activités de vulgarisation scientifique de Clément Sire

Dates
le 16 décembre 2015

Date de mise à jour 25 janvier 2017


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