L’évolution des systèmes
Un système n’est jamais une réalité figée. Même lorsqu’il paraît stable, il demeure le siège de transformations permanentes. S’il est utile de décrire son organisation à un instant donné (sa dimension synchronique), il l’est également de suivre la manière dont celle-ci se transforme au cours du temps (sa dimension diachronique).
Il s’agit donc à présent de s’intéresser à la succession des états d’un système et aux trajectoires qui en résultent. Cette étude constitue le prolongement naturel de l’étude de l’organisation : après avoir compris comment un système est constitué, il devient possible d’examiner comment il évolue dans le temps.
Si un système change continuellement d’état, c’est parce qu’il est animé par une multitude de processus (articulation des stocks, des flux, des rétroactions et des délais) qui relève de ce qu’on appelle en anglais System Dynamics, qui fera l’objet de l’article suivant.
Un système est une succession d’états
À chaque instant, un système est dans un certain état. Celui-ci correspond à la configuration momentanée de ses principales caractéristiques : les propriétés de ses éléments, les valeurs de certaines variables, l’intensité des flux qui le traversent ou encore les relations effectivement établies entre ses composants à un instant T. L’état constitue ainsi une photographie instantanée du système.
Dans un organisme, l’état peut être décrit à partir de variables telles que la température corporelle, la fréquence cardiaque ou le niveau de glucose sanguin. Dans une entreprise, il pourra correspondre au nombre d’employés, au niveau de production, aux ressources disponibles ou à la répartition des équipes. Quel que soit le système considéré, son état résulte toujours d’une combinaison particulière de variables pertinentes.
Variable d’état
La notion d’état est inséparable de celle de variable d’état. Une variable d’état désigne une grandeur dont les variations traduisent les changements du système. Comme c’était le cas pour la définition des éléments d’un système, une variable d’état n’est pas une catégorie particulière de propriété, mais une propriété retenue par l’observateur parce que son évolution permet de caractériser la dynamique du système étudié. Le choix de ces variables dépend donc du niveau d’analyse, du modèle construit et des questions auxquelles celui-ci cherche à répondre ; seules sont retenues celles qui permettent de caractériser son évolution relativement à la question étudiée et l’objectif poursuivi.
Contrairement à une structure, qui demeure relativement stable, un état est essentiellement transitoire. Les échanges avec l’environnement, les interactions internes ou les mécanismes de régulation conduisent continuellement le système vers de nouveaux états. Un système ne possède donc jamais un état unique, mais une succession d’états qui se déploie dans le temps.
Échelle temporelle
L’échelle temporelle utilisée pour rendre compte de l’évolution d’un système est très importante. Certains phénomènes se déroulent en quelques millisecondes, d’autres nécessitent plusieurs années, voire plusieurs siècles. Une forêt, par exemple, connaît quotidiennement des variations de température, d’humidité ou d’activité biologique, tandis que sa structure générale se transforme beaucoup plus lentement au gré de la croissance des arbres, des successions écologiques ou des perturbations majeures. La perception que l’on a de la dynamique d’un système dépend donc étroitement de l’horizon temporel retenu.
La trajectoire du système
La succession des états parcourus par un système constitue sa trajectoire, représentation symbolique de l’histoire des transformations qu’il traverse. Deux systèmes présentant une structure comparable peuvent ainsi suivre des trajectoires très différentes selon les contraintes et interactions spécifiques de leurs environnements respectifs.
Espace d’états
La trajectoire ne désigne pas ici un déplacement dans l’espace « réel », mais l’évolution du système dans un espace d’états. Celui-ci représente l’ensemble des configurations que le système est susceptible d’adopter. Chaque changement d’état correspond à un déplacement dans cet espace, la trajectoire retraçant le chemin effectivement suivi au cours du temps.
Cette représentation permet de considérer le comportement d’un système non comme une succession d’événements isolés, mais comme un processus continu. Les états successifs ne sont plus envisagés indépendamment les uns des autres : ils s’enchaînent selon une logique produite par les interactions internes du système et par ses échanges avec son environnement.
La trajectoire possède également une dimension historique; l’état présent d’un système dépend généralement des états qui l’ont précédé. Les transformations déjà accomplies conditionnent les transformations futures, de sorte que le passé du système contribue à orienter son devenir. Cette dépendance à l’histoire constitue une propriété particulièrement marquée dans les systèmes biologiques, écologiques ou sociaux.
Deux systèmes pouvant présenter momentanément un état similaire peuvent avoir emprunté des chemins très différents et posséder, de ce fait, des capacités d’évolution distinctes.
Attracteurs et paysages dynamiques
Toutes les trajectoires ne sont pas également probables. Dans de nombreux systèmes, les états successifs tendent spontanément à converger vers certaines configurations relativement stables. Ces configurations privilégiées sont appelées attracteurs.
Un attracteur ne correspond pas nécessairement à un état fixe. Il peut s’agir d’une position d’équilibre, d’une oscillation régulière ou d’un ensemble de comportements vers lesquels le système revient malgré les perturbations. L’idée essentielle est qu’une partie importante des trajectoires possibles converge vers ces configurations particulières.
On représente souvent cette tendance au moyen de la métaphore d’un paysage composé de vallées et de reliefs. La trajectoire du système peut être comparée à une bille roulant sur ce paysage : quelles que soient les petites perturbations qu’elle subit, elle tend à revenir vers le fond de la vallée. Plus celle-ci est profonde, plus l’attracteur est stable et plus les perturbations nécessaires pour en sortir devront être importantes.
Contraintes internes, contraintes externes
La dynamique évolutive d’un système n’est pas aléatoire : elle est orientée par les contraintes qui s’exercent sur lui. Son organisation interne favorise certaines trajectoires, tandis que les interactions avec l’environnement en rendent d’autres plus ou moins probables. Les trajectoires effectivement suivies résultent ainsi de l’action conjointe de ces contraintes internes et externes.
Transformations continues et transformations discontinues
Toutes les transformations d’un système ne présentent pas la même nature. Certaines sont progressives et s’inscrivent dans la continuité de la trajectoire suivie jusqu’alors – elles consistent en un ensemble de processus qui tendent à maintenir le système dans des états relativement stables. D’autres correspondent au contraire à des changements brusques qui modifient profondément le comportement ou l’organisation du système.
Les transformations continues résultent d’une accumulation graduelle de modifications. Le système demeure fondamentalement le même, bien que certaines de ses propriétés évoluent progressivement; c’est le cas pour la croissance d’un arbre. L’identité du système est conservée malgré les changements qu’il traverse.
Seuil critique
Quant aux transformations discontinues, elles correspondent au franchissement d’un seuil critique au-delà duquel la dynamique du système se modifie brusquement. Tant que ce seuil n’est pas atteint, les variations successives prolongent la trajectoire existante sans modifier fondamentalement l’organisation du système. Une fois cette limite franchie, en revanche, celui-ci adopte un nouveau mode de fonctionnement, souvent irréversible ou difficilement réversible.
Non linéarité
La notion de seuil souligne ainsi que les effets d’une perturbation ne sont pas toujours proportionnels à son intensité – on parle dans ce cas de non-linéarité. Des modifications importantes peuvent produire des conséquences limitées tant que le système demeure dans son domaine de stabilité. À l’inverse, une variation parfois minime peut suffire à déclencher une transformation majeure lorsqu’elle intervient à proximité d’un seuil critique. La dynamique des systèmes – et particulièrement des systèmes dits complexes- n’est donc pas toujours linéaire : l’ampleur des effets dépend autant de l’état dans lequel se trouve le système que de l’intensité de la perturbation.
Ces transformations ne résultent pas nécessairement d’une perturbation exceptionnelle. Elles peuvent être préparées par une longue succession de changements continus qui fragilisent progressivement l’organisation du système jusqu’à ce qu’un seuil critique soit atteint. La rupture apparaît alors soudaine, alors même que les conditions qui l’ont rendue possible se sont construites lentement.
Bifurcation: un changement qualitatif
Le franchissement d’un seuil peut conduire à une bifurcation. Ce terme désigne une modification qualitative de la trajectoire du système. Celui-ci ne poursuit plus simplement son évolution selon les mêmes règles ; il entre dans un nouveau régime dynamique, caractérisé par d’autres comportements, d’autres équilibres ou parfois une nouvelle organisation. La bifurcation ne correspond donc pas uniquement à un changement d’état, mais à une modification de la manière dont le système évolue lui-même.
Toutes les bifurcations ne présentent pas la même ampleur. Certaines ne modifient que quelques propriétés du système, tandis que d’autres conduisent à une transformation beaucoup plus profonde, parfois qualifiée de métamorphose. Dans ce dernier cas, le système conserve une continuité historique avec son état antérieur, mais acquiert une organisation ou des propriétés qualitativement nouvelles.
L’étude des systèmes complexes approfondira la question de la continuité/discontinuité des transformations, en montrant comment certaines interactions internes peuvent conduire spontanément à ces changements de régime, favorisant l’apparition de nouvelles structures, de nouvelles propriétés ou de nouveaux modes d’organisation.
Une tendance à la désorganisation
L’évolution d’un système ne résulte pas uniquement des transformations qui affectent son organisation ; elle est également marquée par une tendance permanente à la dégradation de cette organisation. Les échanges avec l’environnement, l’usure des composants, les perturbations ou la dispersion progressive de l’énergie contribuent continuellement à éloigner le système de son état de fonctionnement.
Entropie
En thermodynamique, cette tendance est décrite par la notion d’entropie, qui désigne l’évolution spontanée des systèmes isolés vers des états plus probables et moins organisés. Il faut cependant demeurer prudent avec le terme entropie lui-même. Il est extrêmement polysémique et souvent employé de façon métaphorique en systémique. Dans le langage des systémiciens, il sert surtout à désigner une tendance générale à la désorganisation ou à la perte de capacité organisationnelle, sans prétendre que tous les systèmes obéissent littéralement aux mêmes lois que les systèmes thermodynamiques.
Les systèmes étudiés en théorie des systèmes sont en effet, pour la plupart, des systèmes ouverts. Ils peuvent importer de la matière, de l’énergie ou de l’information depuis leur environnement et exporter l’entropie qu’ils produisent. Leur organisation ne se maintient donc qu’au prix d’un travail permanent de renouvellement, de réparation, de régulation et d’adaptation.
La stabilité d’un système ne constitue ainsi jamais un état acquis. Elle résulte d’un processus continuellement recommencé par lequel le système compense les tendances naturelles à la désorganisation. L’évolution d’un système n’est donc pas seulement faite de transformations spectaculaires ; elle consiste aussi dans cet effort permanent de maintien de son organisation face aux forces qui tendent à la dégrader
L’effondrement : une trajectoire possible
Toutes les trajectoires ne conduisent pas au maintien du système. Si certaines permettent sa persistance ou son adaptation, d’autres peuvent progressivement compromettre son organisation jusqu’à entraîner son effondrement.
L’effondrement ne désigne pas nécessairement une disparition brutale mais correspond plus généralement à une perte irréversible des propriétés qui faisaient l’identité du système. Celui-ci peut continuer d’exister matériellement tout en ayant perdu sa capacité à remplir les fonctions qui le caractérisaient. Une organisation peut ainsi conserver ses bâtiments et ses employés tout en cessant d’assurer la mission pour laquelle elle avait été constituée.
Une accumulation de dysfonctionnements
Cette trajectoire résulte rarement d’une cause unique. Elle peut traduire, au choix, l’accumulation de dysfonctionnements, l’épuisement progressif des ressources, une perte de capacité régulatrice ou une succession de perturbations dépassant les possibilités d’adaptation du système. L’effondrement apparaît alors comme l’aboutissement d’une dynamique de dégradation engagée depuis longtemps.
Les déterminants de la santé systémique étudiés dans l’article précédent permettent précisément de comprendre pourquoi certains systèmes résistent durablement aux perturbations tandis que d’autres deviennent progressivement plus vulnérables. Robustesse, résilience, redondance ou capacité de renouvellement ne garantissent pas l’absence d’effondrement, mais réduisent la probabilité que la trajectoire du système converge vers cette issue.
L’effondrement constitue ainsi une possibilité parmi d’autres de l’évolution temporelle des systèmes. Il rappelle que la persistance d’une organisation n’est jamais définitivement acquise, mais dépend continuellement des processus qui la maintiennent. On le sait, l’effondrement est un risque fréquemment évoqué par nombre d’observateurs du dérèglement climatique.
Conclusion
L’étude de la dimension temporelle, évolutive, des systèmes complète les principaux concepts introduits dans cette première partie consacrée aux fondements de la théorie des systèmes. Après avoir décrit les éléments, les relations, l’organisation, l’environnement et les conditions de la santé systémique, il devient possible de considérer le système comme une réalité inscrite dans le temps.
Tout système suit une trajectoire constituée d’une succession d’états produits par les interactions internes, les échanges avec l’environnement et les mécanismes de régulation. Cette trajectoire peut demeurer relativement stable, se transformer progressivement, franchir des seuils critiques ou, dans certains cas, conduire à l’effondrement de l’organisation.
Cette description laisse ouverte une question essentielle : qu’est-ce qui produit la forme particulière de ces trajectoires ? La succession d’états que nous observons dans l’évolution d’un système est le résultat d’une dynamique, c’est-à-dire d’un ensemble de relations et de processus qui se déploient dans le temps et influencent mutuellement leur évolution.
Vers la dynamique des systèmes
Nous venons de le voir: les systèmes changent, évoluent, se transforment. Qu’est-ce qui génère ce changement? Quelles relations entre ses composantes produisent telle ou telle évolution ? Quels mécanismes amplifient certaines transformations ou, au contraire, les limitent ? Comment les effets d’une transformation peuvent-ils à leur tour modifier les conditions qui l’ont produite ?
C’est précisément le passage de la description du devenir à l’explication de sa dynamique qui va nous conduire, dans le prochain article à l’étude des systèmes dynamiques. La System Dynamics, notamment à travers les travaux de Jay Forrester, fournira un cadre pour explorer cette question : comment les stocks, les flux, les rétroactions et les délais s’articulent-ils pour produire les comportements que nous observons ?
Après avoir investigué les questions où se trouve le système et où va-t-il?, nous chercherons à comprendre pourquoi il emprunte certaines trajectoires plutôt que d’autres.
Points clés
