Systèmes dynamiques – Science étonnante

Mathématiques 16 février 2018

Théorie du chaos et effet papillon

Le sujet du jour est un grand classique, l’une des découvertes majeures du XXe siècle : la théorie du chaos.

https://www.youtube.com/watch?v=YrOyRCD7M14

On pourrait écrire tout un bouquin sur le sujet — et d’ailleurs il y en a, cf J.Gleick ou I.Stewart — alors je ne vais pas chercher dans ce billet à compléter tout ce que je n’ai pas dit dans la vidéo, mais au moins à pointer vers quelques pistes ou résultats intéressants.

Edit : tous les codes Python des simulations sont là : https://github.com/scienceetonnante/Chaos

Les automates cellulaires élémentaires

Le monde du vivant tel qu’on le connait est d’une fantastique complexité; et pourtant à la base, il n’est fait que d’un nombre assez limité d’éléments chimiques, qui interagissent selon des lois relativement simples et bien connues. De fait l’apparition de la vie est certainement l’exemple le plus fascinant de cette question que l’on retrouve dans de nombreux domaines de la science :

Comment des objets simples interagissant selon des règles simples, peuvent-ils engendrer des comportements complexes ?

Grâce aux ordinateurs, on peut maintenant étudier cette question au moyen de programmes informatiques. Et de manière étonnante, pas besoin d’une énorme puissance de calcul : même les simulations les plus simples possibles réservent déjà pas mal de surprises. C’est le cas de ce qu’on appelle les automates cellulaires élémentaires.

Propagation d’épidémies et graphes aléatoires

Comprendre comment se propagent les épidémies peut être d’une importance capitale. Qu’il s’agisse de maladies ou de virus informatiques, il est utile d’analyser à partir de quel point une épidémie peut s’emballer, ou bien quelle est la meilleure manière de traiter une population si on possède un antidote.

Pour étudier cela avec des simulations, on fait appel à des modèles où les individus sont représentés par des noeuds d’un réseau dont les liens sont aléatoires et figurent la possible propagation de l’épidémie : on parle de graphes aléatoires.