Rétroaction
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Définition
Souvent appelée aussi feedback, la rétroaction est une réaction à une entrée d'information,
- soit qui en augmente l'effet (rétroaction positive)
- soit qui le réduit (rétroaction négative).
- soit qui induit un effet de cycle, amorti ou non (nommé pompage en automatique).
Boucle, chaîne et oscillation
Une boucle de rétroaction est la répétition de la réaction (réaction en chaîne) qui entraîne son
- amplification continuelle (cercle / spirale vicieux / vertueux) dans le cas de rétroaction positive,
- son extinction progressive ou non (il peut en effet y avoir pompage) en cas de rétroaction négative.
Les comportement des systèmes se caractérise en cinq grands types :
- en emballement (effet Larsen, excursion nucléaire...)
- en régulation stable (aéronautique, aérospatial, régulation des processus industriels par l'automatique)
- en amplification contrôlée : c'était le cas de la détectrice à réaction dans les anciens postes de TSF. Le risque d'emballement reste cependant présent.
- en fonctionnement cyclique, avec ou sans amortissement : clignoteur, sonnette électrique, thermostat...
- chaotique. Il arrive qu'un comportement chaotique débouche sur un des trois autres types de comportement, qui est dit alors émergent. Un exemple de comportement émergent est donné par la fourmi de Langton.
Domaines d'application
La rétroaction existe dans de nombreux systèmes tant physiques (cybernétique), biologiques (équilibre des écosystèmes) que sociaux (finance comportementale, psychologie sociale). Elle est essentielle en communication avec la notion de processus de communication.
Finance
Les études de Benoît Mandelbrot sur les cours de la bourse révèlent un comportement chaotique des cours. En d'autres termes, aucune prédiction n'y serait possible de façon simple, les cours à un instant donné (eux-mêmes dépendant des informations financières, économiques, technologiques, géopolitiques et psychologiques prises en compte par les acteurs du marché) contenant la totalité de l'information. En un tel cas, les méthodes d'analyse graphique des chartistes en bourse ne relèveraient que de pratiques assimilables au culte du cargo : la connaissance des informations du passé n'apporterait strictement aucune information supplémentaire par rapport à celles des cours, qui consolident déjà l'ensemble de la connaissance financière de l'entreprise à ce moment-là.
Cela n'empêche toutefois pas certains organismes de s'intéresser à la finance comportementale.
Économie
En économie (sujet non indépendant, mais tout de même distinct, de la finance), Nicolaï Kondratieff suggère vers 1920 l'existence de cycles liés aux phases de chaque innovation technologique (recherche, production, adoption progressive par le marché correspondant à une expansion (voir croissance exponentielle, saturation des besoins conduisant à un simple marché de renouvellement (voir courbe logistique), voire à une décroissance rapide quand l'ancienne innovation est supplantée par une autre, pour laquelle le cycle recommence. Deux exemples typiques sont le cas du charbon en France, ou du chemin de fer aux États-Unis. Ce modèle a reçu une approbation enthousiaste dès les années 30 de Joseph Schumpeter qui a popularisé le modèle et le nom de son inventeur.
Régulation
Le premier mécanisme de régulation par rétroaction automatique semble avoir été le régulateur à boules de James Watt. C'est son usage qui fera apparaître l'effet de pompage dont l'étude mathématique conduira à terme à la discipline nommée automatique.
Le régulateur rétroactif le plus familier au grand public est probablement le thermostat.
Edgar Poe mentionne aussi dans ses Histoires extraordinaires le cas d'un étudiant portant une boule métallique dans sa main gauche, la bouche tombant brutamment dans un cuvier s'il la lâchait en cas d'assoupissement, le réveillant donc. Le système VACMA (veille automatique avec commande manuelle) de la SNCF (également nommé dispositif de l'homme mort) qui arrête immédiatement un train si son conducteur est resté plus de quinze secondes sans toucher ou lâcher quelque chose (fût-ce un simple contact ne faisant rien hormis réarmer la VACMA) constitue également un exemple de rétroaction.
Modélisation
Jay W. Forrester créera un langage pour fabriquer facilement sur ordinateur des simulations de modèles de rétroaction : le langade DYNAMO (dynamic models). Il s'en servira pour construire un modèle industriel décrit dans son livre Industrial dynamics. Il en arrivera ensuite à modéliser le monde lui-même, d'abord dans un premier modèle de 1973 manquant de détail (il considérait le monde comme une entité unique, sans le régionaliser) et utilisé par le Club de Rome, puis en segmentant le monde en régions homogènes pour un meilleur réalisme. Ces modélisations sont décrites dans son livre World dynamics.
L'étude de la rétroaction dans des cas simples peut se faire aussi au moyen d'équations différentielles comme celle de Bernoulli qui modélise un équilibre entre proies et prédateurs dont l'étude introduit deux notions importantes : celle d'espace des phases et celle de domaine de stabilité.