Mon éditorial sur You Tube

Je réfléchis sur les tendances que j’observe dans le secteur d’énergie. Je reformule ce que je viens de signaler dans « Lean, climbing trends » : le côté consommation d’énergie change selon un schéma très différent du côté production d’énergie. Côté consommation, nous pouvons observer des tendances relativement stables et croissantes, centrées autour deux indicateurs : de la consommation d’énergie par tête d’habitant et du pourcentage de la population avec accès à l’électricité. Côté production, c’est structurellement différent. Les carburants fossiles, le nucléaire, l’hydraulique, l’éolien, le solaire : notre activité agrégée avec toutes ces sources d’énergie semble être un assemblage un peu aléatoire d’expérimentations plus ou moins indépendantes l’une de l’autre.

Lorsque je me pose des questions sur l’intelligence collective, je retourne vers l’intelligence individuelle et celle qui est la plus proche est la mienne. Je viens de me rendre compte que pendant les deux dernières années, j’ai radicalement changé mon mode de vie, pour un mode nettement plus éco qu’auparavant, seulement le truc marrant c’est que je n’avais pas du tout l’intention de devenir plus éco. Ça avait tout commencé avec le vélo. J’avais commencé à circuler à travers la ville à vélo. Très vite, j’ai découvert ce sens spécial de liberté que le vélo donne dans l’environnement urbain. Mon cerveau a commencé à associer la voiture avec une claustration forcée plutôt qu’avec la liberté de déplacement. Bientôt, j’avais commencé à me rendre à vélo à mon lieu de travail – l’université – quelques 10 km de mon domicile. Ma bagnole, elle passait de plus en plus de temps garée à côté de la maison.

L’hiver dernier était ce que les hivers sont devenus, donc une sorte d’automne un peu froid. Voilà que j’ai découvert que rouler à vélo par un temps comme ça, lorsque la température est à peine au-dessus de zéro, donne une injection folle d’endorphines. C’était carrément enivrant et je peux vous dire qu’à la cinquantaine, faire 20 km aller-retour à vélo et se sentir bien après, c’est une découverte en soi. Comme je prenais de plus en plus l’habitude du vélo, je m’étais rendu compte que mon style de vie change. Lorsque je faisais mes courses, sur le chemin de retour de la fac, j’achetais ce que je pouvais transporter dans les sacoches de derrière de mon vélo plus ce que je pouvais fourrer dans mon sac à dos, où je transporte ma tenue de travail : veste, chemise, pantalons de ville. Le vélo m’avait obligé à économiser sur le volume de mes course quotidiennes et le truc intéressant est que ce volume réduit était tout à fait suffisant. Je me suis rendu compte qu’une partie substantielle de ce que j’achète en me déplaçant en voiture, eh bien, je l’achète juste parce que je peux (j’ai de l’espace cargo disponible) et non parce que j’en ai vraiment besoin.

J’ai fait mes calculs. J’ai utilisé la page https://www.carbonfootprint.com pour calculer les émissions de CO₂ de ma voiture et voilà : une journée de déplacement à vélo, avec mon Honda Civic m’attendant gentiment à la maison, se traduit en des économies de 4,5 kilogrammes de dioxyde de carbone. Selon les données de la Banque Mondiale[1], en 2014, chez moi, en Pologne, les émissions de CO₂ par tête d’habitant étaient de 7,5 tonnes par an, contre une moyenne mondiale de 4,97 tonnes par an. Le transport correspond à environ 20%[2] de ces émissions, donc à 1,5 tonnes par an, soit 4,1 kilogrammes par jour en moyenne. Ces 4,5 kilo de CO₂ par jour, ça a donc l’air cohérent avec le style de vie d’un Polonais moyen.

Mes économies sur les courses journalières, lorsque je pédale, ça fait à peu de choses près €30 par semaine. En utilisant encore une fois la page https://www.carbonfootprint.com je l’ai recalculé en 4,5 kilogrammes de CO₂ économisés par jour. Ça alors ! De tout en tout, une journée à vélo, dans mon contexte social précis, semble correspondre à quelques 9 kilogrammes de CO₂ de moins, par rapport à la même journée en bagnole. Les moins ont des plus, remarquez. Lorsque je pédale, j’amortis physiquement ma bicyclette. Chaque kilomètre me rapproche du moment de la révision annuelle aussi bien que du moment où il sera nécessaire de changer de vélo ou bien de rénover radicalement celui que j’ai maintenant (Gazelle Chamonix C-7). J’ai utilisé les calculs présentés à la page https://momentummag.com/how-green-is-your-bicycle-manufacturing/ plus la calculatrice de conversion des kilojoules d’énergie en du CO₂ émis et ça a donné 150 grammes de CO₂ par jour en équivalent d’amortissement physique de ma bicyclette.

De tout en tout, une journée ouvrable passée en mode vélo correspond, dans mon style de vie individuel, à une réduction nette d’émissions d’environ 9 – 0,15 = 8,85 kg de CO₂. J’ai récréé mon agenda de l’année 2018 et ça a donné quelques 130 jours ouvrables lorsque je remplaçais la voiture avec le vélo. Remarquez, lorsque le temps devient suffisamment hivernal pour qu’il y ait une couche de vieille neige ou du verglas sur les sentiers cyclistes, je me rends. Je me suis déjà cassé la gueule quelques fois dans des conditions comme ça et j’ai appris que le vélo a ses limites. Quoi qu’il en soit, les 130 jours en 2018 correspondent à une réduction individuelle d’émissions de CO₂ équivalente à environ 1,15 tonnes, soit de 15,3% par rapport aux émissions annuelles moyennes par tête d’habitant en Pologne.

Voilà donc que j’ai changé de mode de transport et ceci m’a poussé à modifier mon style de consommation. De plus en plus éco à chaque pas. Seulement, ce n’était pas mon but. Ça avait tout commencé parce que je voulais me déplacer d’une façon plus confortable et j’en avais marre de passer du temps dans les embouteillages. Très honnêtement, je ne pensais pas beaucoup à l’environnement. J’étais très loin du type Capitaine Planète. Bien sûr, je savais qu’en laissant ma voiture roupiller paisiblement chez moi, j’économise du carburant, mais c’étaient des pensées vagues. Ça s’était passé tout seul. Chaque petit changement en entraînait un autre, comme je recevais des récompenses momentanées. Aucune privation consciente. C’était une revisite du côté de chez Adam Smith : en suivant des fins égoïstes j’avais accompli un changement favorable à l’environnement.

Mon environnement m’a offert des stimuli pour changer mon style de vie. Imaginons des milliers de personnes comme moi. Des petites découvertes quotidiennes, des petits changements personnels suivis par des récompenses immédiates : l’environnement urbain donné offre un ensemble fini de telles récompenses. Eh bien, oui, c’est fini en volume, ces récompenses. Si dès maintenant 50 000 personnes dans ma ville (Krakow, Pologne) font le même changement que moi j’avais fait, les sentiers cyclistes seront complètement bouchés et les récompenses, ça va devenir beaucoup plus problématique. Au moment donné, la ville relâche un nuage diffus et néanmoins fini en volume des récompenses comportementales qu’un certain nombre de cyclistes peut absorber et ça provoque un changement de style de vie.

J’essaie d’être plus précis. La population officielle de la ville de Krakow c’est environ 800 000 personnes. Avec les immigrés non-registrés comme résidents permanents ainsi qu’avec les migrants journaliers qui viennent des localités satellites, comme moi je le fais, j’estime la population totale réelle de ma ville bien aimée à quelques 1 200 000 personnes. Cette population coexiste avec environ 230 km des sentiers cyclistes ainsi qu’avec une flotte automobile (toutes catégories prises ensemble) de 570 000 à peu près. Chaque addition à la flotte automobile crée un renforcement négatif en ce qui concerne l’utilisation individuelle de la voiture et en même temps un renforcement positif indirect pour penser à quelque chose d’autre. Chaque addition à la longueur totale des sentiers cyclistes produit du renforcement positif en faveur de circulation à vélo. En termes de production de ces stimuli, la ville de Krakow avait produit, durant la période de 2011 à 2018, 122 kilomètres additionnels des sentiers cyclistes et une flotte additionnelle d’environ 115 000 automobiles. Cette combinaison des renforcements négatifs vis-à-vis de la voiture et positifs vis-à-vis de la bicyclette. Résultat : en 2016, selon les données du Conseil Municipal, environ 90 000 personnes utilisaient le vélo comme moyen de transport plus ou moins régulier et l’année dernière, en 2018, le chiffre pouvait même atteindre 200 000 personnes.

Plusieurs fois dans ma vie, j’ai eu cette impression étrange que les grandes villes sont comme des organismes vivants. Ce sentiment devient particulièrement vivace lorsque j’ai l’occasion d’observer une grande ville la nuit, ou même mieux, à l’aube, à partir d’un point d’observation élevé. En 2013, j’ai eu l’occasion de contempler de cette façon le panorama de Madrid, lorsque la ville se réveillait. L’impression que je vois une énorme bête qui s’étire et dont le sang (le flux de trafic routier) commence à couler plus vite dans les veines était si poignante que j’avais presque envie de tendre la main et de caresser la crinière du géant, faite d’un alignement des hauts immeubles. Une ville relâche donc un flux des stimulants : plus d’automobiles dans les rues et donc plus de densité de trafic accompagnés de plus des sentiers cyclistes et donc plus de confort de déplacement à vélo. Remarquez : une géographie concrète de trafic routier et des sentiers cyclistes, en vue d’oiseau et aussi en une vue mathématique probabiliste, c’est comme un nuage d’infrastructure qui se superpose à un nuage des personnes en mouvement.

Les habitants répondent sélectivement à ce flux des stimulants en accomplissant un changement progressif dans leurs styles de vie. Voilà donc qu’une fois de plus je réfléchis sur le concept d’intelligence collective et je suis de plus en plus enclin à la définir selon les grandes lignes de la théorie d’essaim. Consultez « Ensuite, mon perceptron réfléchit » ou bien « Joseph et le perceptron » pour en savoir plus sur cette théorie. Je définis donc l’intelligence collective comme l’action collective coordonnée par la production et dissémination d’un agent systémique similaire à une hormone, qui transmet l’information d’une façon semi-visée, où le destinataire de l’information est défini par la compatibilité de ses facultés perceptives avec les propriétés de l’agent systémique-même. Tout membre de la société qui possède les caractéristiques requises peut « lire » l’information transmise par l’agent systémique. Les marchés financiers me viennent à l’esprit comme l’exemple les plus illustratif d’un tel mécanisme, mais nous pouvons chercher cette composante « hormonale » dans tout comportement social. Tenez, le mariage. Dans notre comportement conjugal il peut y avoir des composantes – des petites séquences comportementales récurrentes – dont la fonction est de communiquer quelque chose à notre environnement social au sens large et ainsi provoquer certains comportements chez des personnes dont nous ne savons rien.

Je reviens vers de sujets un peu moins compliqués que le mariage, donc vers le marché de l’énergie. Je me dis que si je veux étudier ce marché comme un cas d’intelligence collective, il faut que j’identifie un ou plusieurs agents systémiques. L’argent et les instruments financiers sont, une fois de plus, des candidats évidents. Il peut y en avoir d’autres. Voilà que je peux esquisser l’utilité pratique de ma recherche sur l’application de l’intelligence artificielle pour simuler l’intelligence collective. Le truc le plus évident qui me vient à l’esprit c’est la simulation des politiques climatiques. Tenez, par exemple l’idée de ces chercheurs des États-Unis, surtout du côté de Stanford University, en ce qui concerne une capture profitable du carbone (Sanchez et al. 2018[3] ; Jackson et al. 2019[4]). Jackson et al prennent un angle original. Ils assument que l’humanité produit du dioxyde de carbone et du méthane, qui sont tous les deux des gaz à effet de serre, seulement le méthane, ça serre 84 fois plus que le dioxyde de carbone. Si on convertit le méthane en dioxyde de carbone, on change un agent nocif plus puissant en un agent beaucoup plus faible. Toujours ça de gagné et en plus, Jackson et al déclarent d’avoir mis au point une méthode profitable de capter le méthane produit dans l’élevage des bovins et le transformer en dioxyde de carbone, à travers l’utilisation de la zéolithe. La zéolithe est une structure cristalline rigide d’aluminosilicate, avec des cations et des molécules d’eau dans les espaces libres. Le méthane généré dans l’élevage est pompé, à travers un système des ventilateurs et des grandes plaques poreuses de zéolithe. La zéolithe agit comme un filtre, qui « casse » les molécules de méthane des molécules de dioxyde de carbone.

Jackson et al suggèrent que leur méthode peut être exploitée à profit. Il y a un petit « mais » : à profit veut dire « à condition » est la condition c’est un marché des compensations carbone où le prix d’une tonne serait d’au moins $500. Je jette un coup d’œil sur le marché des compensations carbone tel qu’il est maintenant, selon le rapport publié par la Banque Mondiale : « State and Trends of Carbon Pricing 2018 ». Le marché se développe assez vite. En 2005, toutes les initiatives des compensations carbone dans le monde correspondaient à environ 4% de l’émission totale des gaz de serre. En 2018, ça faisait déjà quelques 14%, avec près de 20% à espérer en 2020. Seulement côté prix, le max des max, soit l’impôt Suédois sur les émissions, ça faisait $139 par tonne. La médiane des prix semble être entre $20 et $25. Très loin des $500 par tonne dont la méthode de Jackson et al a besoin pour être profitable.

Sanchez et al (2018) prennent une approche différente. Ils se concentrent sur des technologies – ou plutôt des ensembles complexes des technologies dans des industries mutuellement intégrées – qui rendent possible la vente du CO₂ produit dans l’une de ces industries à l’autre. Le marché industriel du dioxyde de carbone – par exemple dans la production de la bière – est estimé à quelques 80 tonnes par an de CO₂ liquide. Pas vraiment énorme – une centaine des cyclistes reconvertis comme moi font l’affaire – mais c’est toujours quelque chose de gagné.           

Ces idées que je viens de mentionner peuvent un jour se composer en des politiques publiques et alors il sera question de leur efficacité tout comme à présent nous nous posons des questions sur l’efficacité des soi-disant « politiques climatiques ». Vue mathématiquement, toute politique est un ensemble des variables, structurées en des résultats espérés d’une part et les outils ainsi que des déterminantes externes d’autre part. Cette perspective rend possible l’expression des politiques comme algorithmes d’intelligence artificielle. Les résultats c’est ce que nous voulons avoir. Disons que ce que nous voulons est une efficience énergétique « EE » – donc le coefficient du PIB divisé par la quantité d’énergie consommée – plus grande de 20% du niveau présent. Nous savons qu’EE dépend d’un ensemble de « n » facteurs, dont nous contrôlons certains pendant qu’il est raisonnable d’en considérer d’autres comme exogènes.

J’ai donc une équation dans le style : EE = f(x₁, x₂, …, x_n). Dans ce que nous pouvons appeler calcul stochastique classique il est question de chercher une expression linéaire la plus précise possible de la fonction f(x₁, x₂, …, x_n), soit quelque chose comme EE = a₁*x₁ + a₂*x₂ + … + a_n*x_n. Cette approche sert à déterminer quelle serait la valeur la plus probable d’EE avec un vecteur donné des conditions (x₁, x₂, …, x_n). Cette tendance centrale est basée sur la loi de Vue sous un autre angle, la même politique peut s’exprimer comme un ensemble de plusieurs états hypothétiques et équiprobables de nature, donc plusieurs configurations probables de (x₁, x₂, …, x_n) qui pourraient accompagner cette efficience énergétique désirée d’EE(t₁) = 1,2*EE(t₀). C’est alors que l’intelligence artificielle peut servir (consultez, par exemple « Existence intelligente et pas tout à fait rationnelle »)

Je me demande comment interpréter ces phénomènes et mon esprit s’aventure dans une région adjacente : la bouffe. Pardon, je voulais dire : l’agriculture. Il y a une différence nette entre l’Europe Septentrionale et l’Europe Méridionale, en ce qui concerne l’agriculture. Par l’Europe Méridionale je comprends surtout les grandes péninsules méditerranéennes : l’Ibérique, l’Apennine et le Péloponnèse. L’Europe du Nord, c’est tout ce qui se trouve plus loin de la Méditerranée. Dans le Sud, il y a beaucoup moins de production animale et la production végétale est centrée sur les fruits, avec relativement peu de plantes céréalières et peu des légumes-racines (pommes de terre, betteraves etc.). Dans le Nord de l’Europe, c’est presque exactement l’inverse : l’agriculture est dominée par les céréales, les légumes-racine et la production animale.

Les céréales et les légumes-racines, ça pousse vite. Je peux décider pratiquement d’année en année de l’utilisation exacte d’un champ donné. Les betteraves ou le blé, je peux les déplacer d’un champ à l’autre, d’année en année, presque sans encombre. Qui plus est, dans l’agriculture européenne traditionnelle du Nord, c’est ce qu’on était supposé de faire : de la rotation des cultures, appelée aussi « système d’assolement ». En revanche, les arbres fruitiers, ça pousse lentement. Il faut attendre des années avant qu’une plantation nouvelle soit mûre pour la production. Il est hors de question de déplacer des plantations fruitières d’une saison agriculturale à l’autre. Le modèle du Nord donne donc plus de flexibilité en termes d’aménagement du sol arable. Cette flexibilité va plus loin. La récolte des céréales, ça peut se diviser d’une façon élastique entre plusieurs applications : tant pour la consommation courante humaine, tant pour consommation humaine future, tant pour le fourrage et tant pour le semis l’année prochaine. Pour les légumes-racines, c’est un peu plus compliqué. Pour les patates, la meilleure solution c’est de replanter une pomme de terre déjà récoltée : elle sera plus prévisible.

Pour les carottes, il faut récolter les graines séparément et les replanter après. En tout, les cultures végétales du Nord, ça se conserve bien et ça se rend à des utilisations multiples.

En revanche, dans le Sud et ses cultures fruitières dominantes, c’est différent. Les fruits, avec l’exception des très succulents – comme les citrouilles ou les courges – ça se conserve mal hors d’une chambre froide et c’est l’une des raisons pourquoi il est problématique de nourrir des animaux de ferme avec. Voilà le point suivant : le Nord de l’Europe, ça abonde en élevage animal et donc en protéines et graisses animales. Tous les deux sont très nutritifs et en plus, la graisse animale, ça conserve bien les protéines animales. Eh oui, c’est la raison d’être du saucisson : les acides gras saturés, puisqu’ils sont saturés et donc dépourvus des liens chimiques libres, fonctionnent comme un ralentisseur des réactions chimiques. Un saucisson c’est de la viande (protéines) enveloppée dans de la graisse animale, qui empêche lesdites protéines de s’engager dans des liaisons douteuses avec l’oxygène.

En plus des protéines et de la graisse, les animaux de ferme, ils chient partout et donc ils engraissent. Les bactéries intestinales de la vache, ainsi que ses enzymes digestifs, travaillent pour le bien commun de la vache, de l’agriculteur et des cultures végétales. Une betterave moyenne, ça a tout intérêt à vivre à proximité d’une vache plutôt que de choisir une carrière solo. Voilà donc une chaîne intéressante : l’agriculture végétale dominée par les céréales et les légumes-racines favorise l’agriculture animale poussée qui, à son tour, favorise des cultures végétales à croissance rapide et à hautes exigences nutritives en termes de sol, donc des céréales et des légumes-racines etc. L’agriculture végétale du Sud, dominée par les arbres fruitiers, reste largement indépendante de l’agriculture animale. Cette dernière, dans le Sud, se concentre sur les chèvres et les moutons, qui ont besoin surtout des pâturages naturels.

En termes de productivité nutritive, le modèle du Nord bat celui du Sud par plusieurs longueurs. Ces deux modèles différents sont liés à deux géographies différentes. Le Nord de l’Europe est plus plat, plus froid, plus humide et doté des sols plus riches que le Sud. Plus de bouffe veut dire plus de monde par kilomètre carré, plus d’industrie, plus de trafic routier et tout ça, pris ensemble avec l’élevage intensif, veut dire plus de pollution par nitrogène. Cette dernière a une propriété intéressante : elle agit comme de l’engraissage permanent. Comme la pollution par nitrogène n’est pas vraiment contrôlée, cet engraissage involontaire va surtout aux espèces végétales qui ont le plus de potentiel de captage : les arbres. Récemment, j’ai eu une discussion avec un chercheur de l’Université Agriculturale de Krakow, Pologne, qui m’a carrément assommé avec le fait suivant : dû à la pollution par nitrogène, en Pologne, on a chaque année un surplus d’environ 30 millions de mètres cubes d’arbres vivants et on ne sait pas vraiment quoi en faire. Comme nous avons des sécheresses épisodiques de plus en plus fréquentes, ce surplus d’arbres a un effet pervers : les arbres sont aussi les plus efficaces à capter l’eau et durant une sécheresse ils battent toutes les autres plantes à cette discipline.  

Le système agricultural du Nord, à travers une chaîne causale étrange, contribue à reconstruire ce que le Nord a toujours eu tendance à surexploiter : les forêts. Une hypothèse folle germe dans mon esprit. Durant le XVIIIème et la première moitié du XIXème siècle, nos ancêtres Européens avaient gravement épuisé la substance forestière du continent. À partir de la seconde moitié du XIXème siècle, ils avaient commencé à exploiter de plus en plus les carburants fossiles et donc à produire de plus en plus de pollution locale en dioxyde de nitrogène. Par conséquent, ils avaient entamé un processus qui, des décennies plus tard, contribue à reconstruire la masse forestière du continent. Est-il concevable que notre aventure avec les carburants fossiles est une action collectivement intelligente visant à reconstruire les forêts ? Fou, n’est-ce pas ? Oui, bien sûr, par la même occasion, nous avons pompé des tonnes de carbone dans l’atmosphère de la planète, mais que puis-je vous dire : être intelligent ne veut pas nécessairement dire être vraiment prévoyant.

Quelles analogies entre ces modèles d’agriculture et les systèmes énergétiques, tels que je les ai passés en revue dans « Lean, climbing trends » ? Dans les deux cas, il y a une composante de croissance plus ou moins stable – plus de kilocalories par jour par personne, ainsi que plus de personnes qui mangent à leur faim dans le cas de l’agriculture, plus de kilogrammes d’équivalent pétrole par année par personne et plus de personnes avec accès à l’électricité dans le cas de l’énergie – accompagnée par des ensembles hétérogènes d’essais et erreurs côté production. Ces essais et erreurs semblent partager une caractéristique commune : ils forment des bases productives complexes. Un système énergétique concentré exclusivement sur une seule source d’énergie, par exemple que du photovoltaïque, semble tout aussi déséquilibré qu’un système agricultural qui ne cultive qu’une seule espèce végétale ou animale, comme que du mouton ou que du maïs. 

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[1] https://data.worldbank.org/indicator/en.atm.co2e.pc dernier accès 26 Mars 2019

[2] https://ourworldindata.org/co2-and-other-greenhouse-gas-emissions dernier accès 26 Mars 2019

[3] Sanchez, D. L., Johnson, N., McCoy, S. T., Turner, P. A., & Mach, K. J. (2018). Near-term deployment of carbon capture and sequestration from biorefineries in the United States. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(19), 4875-4880.

[4] R. B. Jackson et al. Methane removal and atmospheric restoration, Nature Sustainability (2019). DOI: 10.1038/s41893-019-0299-x

Mon éditorial sur You Tube

Je continue avec le sujet de l’intelligence artificielle. Je développe sur le contenu de ma dernière mise à jour en anglais : « Thinking Poisson, or ‘WTF are the other folks doing?’ ». Je veux bâtir un raisonnement cohérent en ce qui concerne le bien-fondé et la méthode d’utiliser un réseau neuronal comme outil de prédiction dans les sciences sociales. Je sens que pour le faire j’ai besoin de prendre du recul et d’articuler clairement les sources de ma fascination avec les réseaux neuronaux. Je me souviens la première fois que j’avais utilisé, d’une façon encore très maladroite, un algorithme très simple de réseau neuronal (regardez « Ce petit train-train des petits signaux locaux d’inquiétude »). Ce qui m’avait fasciné, à l’époque, c’était la possibilité de regarder, de l’extérieur, une chose – une chose logique – apprendre. C’était comme si j’observais quelqu’un qui trouve son chemin à tâtons avec les yeux bandés, seulement ce quelqu’un était une séquence de 6 équations.

Il y a deux ans, j’ai présenté, dans une conférence, quelques preuves empiriques que la civilisation humaine a pour trait essentiel de maximiser l’absorption d’énergie de l’environnement. En fait, les changements technologiques de notre civilisation depuis 1960 ont pour effet d’accroître ladite absorption d’énergie. C’est l’un des sentiers intellectuels qui me passionnent. Lorsque je réfléchis sur les différentes manifestations de vie biologique, toute espèce maximise son absorption d’énergie. Nous, les humains, ne faisons pas exception à cette règle. Dans un autre article, j’ai présenté une application créative de la bonne vieille fonction de production – telle que vous pouvez la trouver dans l’article de Charles Cobb et Paul Douglas – au phénomène d’adaptation des sociétés humaines à leur environnements locaux, vu la quantité d’énergie et d’alimentation disponible. La conclusion générale que je tire de la recherche présentée dans ces deux articles est que l’existence des sociétés humaines est une histoire d’apprentissage intelligent, quoi qu’imparfaitement rationnel, à plusieurs niveaux. Pas vraiment original, vous direz. Oui, pas très original, mais ça donne de l’inspiration et ça excite ma curiosité.

Les histoires, ça se déroule. Je suis curieux où est-ce que cette existence intelligente et pas tout à fait rationnelle peut bien nous mener. C’est logique. Je suis chercheur dans les sciences de société et j’essaie de prédire, encore et encore, comme je reçois de l’information nouvelle, quelle forme va prendre la société dans l’avenir. Comment allons-nous adapter aux changements climatiques ? Comment pouvons-nous arrêter ou inverser ces changements ? Comment nous comporterons-nous, en Europe, si une pénurie alimentaire à l’échelle continentale survient ? Quelle va être la loi de demain ? Va-t-elle punir toute offense verbale à la sensibilité de quiconque ? La loi va-t-elle règlementer l’accès à l’eau potable ? Comment voterons-nous dans les élections parlementaires, dans 100 ans ? Y-aura-t-il des élections parlementaires ?

Autant des questions qui provoquent deux types d’attitude. « Qui sait ? Il y a tellement de variables en jeu qu’il est impossible de dire quoi que ce soit de ne serait-ce que moyennement raisonnable » est la première. « Qui sait ? Essayons de formuler des hypothèses, pour commencer. Les hypothèses, ça donne un point de départ. Ensuite, nous pouvons évaluer l’information nouvelle, que nous gagnerons dans l’avenir, en vue de ces hypothèses et comprendre un peu plus de ce qui se passe ». Ça, c’est la deuxième approche possible et moi, j’y souscris. Je suis chercheur, la science est ma passion, je suis curieux et je préfère savoir plutôt qu’ignorer.

Ça fait pratiquement un an que je m’efforce de mettre au point un concept d’entreprise financière que j’ai baptisé EneFin. En général, il s’agit de stimuler le développement des nouvelles sources d’énergie – surtout des petites installations locales basés sur les renouvelables – à travers un mécanisme financier qui combine une structure coopérative avec des solutions typiquement capitalistes, un peu comme dans le financement participatif type « crowdfunding ». Il y a quelque chose d’étrange dans cette idée, ou plutôt dans mes tentatives de la développer. À première vue, ça semble attrayant dans sa simplicité. Lorsque je m’y prends à décrire et développer cette idée, soit comme un business plan soit comme un article scientifique, je bute contre… Voilà, je ne sais pas exactement contre quoi. Il y a comme un blocage dans mon cerveau. Comme j’essaie de comprendre la nature de ce blocage, ça semble être quelque chose comme de la complexité résiduelle. C’est comme si une partie de mon intellect me disait, encore et encore : « Ce truc est plus complexe que tu crois. Tu n’as pas découvert toutes les cartes de ce jeu. Il est trop tôt pour présenter ça comme idée toute faite. Il faut que tu continues à chercher et découvrir, avant de présenter ».

EneFin est un concept essentiellement financier. La finance, ça tend à marcher en boucle de rétroaction : les phénomènes qui, juste un instant avant, étaient la cause et la force motrice de quelque chose, deviennent l’effet du même quelque chose. C’est l’une des raisons pourquoi les méthodes stochastiques classiques, comme la régression linéaire, donnent des résultats très insatisfaisants en ce qui concerne la prédiction des marchés financiers. La méthode stochastique a pour but de trouver une fonction mathématique qui donne une représentation mathématiquement cohérente des données empiriques – une fonction – avec aussi petite erreur type que possible. La prédiction strictement dite consiste à projeter cette fonction dans un futur possible et incertain. La qualité de prédiction se juge, en fait, après coup, donc lorsque le futur de jadis est devenu le passé, ne serait-ce qu’immédiat, du présent. Il y a une assomption profondément cachée dans cette méthode : c’est l’assomption que nous savons tout ce qu’il y a à savoir.

La méthode stochastique requiert de dire ouvertement que l’échantillon des données empiriques que j’utilise pour tracer une fonction est un échantillon représentatif. Suivant la logique de de Moivre – Laplace, mon échantillon a de la valeur stochastique seulement lorsque sa moyenne arithmétique est identique à celle de la moyenne à observer dans la réalité en général ou bien elle est suffisamment proche de cette moyenne réelle pour que la différence soit insignifiante. Dire que mon observation de la réalité est représentative de cette réalité, ça crée une perspective cognitive spéciale, ou je prétends de savoir tout ce qu’il est nécessaire de savoir sur le monde qui m’entoure.

Si vous travaillez sur un projet et quelqu’un vous dit « Va dans la direction A, je sais parfaitement que j’ai raison », vous répondrez, probablement, « Avec tout mon respect, non, tu ne peux pas savoir à coup sûr si tu as raison. La réalité, ça change et ça surprend ». Voilà le talon d’Achille de la méthode stochastique. Bien qu’officiellement différente du bon vieux déterminisme, elle en garde certaines caractéristiques. Avec tous ses avantages indéniables, elle est très exposée à l’erreur d’observation incomplète.

Il y a cette blague à propos des sciences économiques, qu’elles sont l’art de formuler des pronostics qui ne tiennent pas. Cruelle et exagérée, la blague, néanmoins fréquemment vraie. C’est probablement pour ça qu’un créneau légèrement différent s’est développé dans les sciences sociales, celui qui puise des sciences physiques et qui utilise des modèles théoriques comme le mouvement Brownien ou bien le mouvement d’Itô . Dans cette approche, la fonction des données empiriques inclue explicitement une composante de changement aléatoire.

Un réseau neuronal va dans une direction encore un peu différente. Au lieu d’assembler toutes les observations empiriques et en tirer une fonction commune, un réseau neuronal expérimente avec des petits sous-ensembles de l’échantillon complet. Après chaque expérience, le réseau teste sa capacité d’obtenir le résultat égal à une valeur de référence. Le résultat de ce test est ensuite utilisé comme information additionnelle dans des expériences ultérieures. L’intelligence artificielle connaît le succès qu’elle connaît parce que savons que certaines séquences des fonctions mathématiques ont la capacité d’optimiser des fonctions réelles, par exemple le fonctionnement d’un robot de nettoyage des planchers.

Si une séquence d’actions possède la capacité de s’optimiser elle-même, elle se comporte comme l’intelligence d’un organisme vivant : elle apprend. Voilà la méthode dont j’ai besoin pour travailler à fond mon idée de solution financière pour les énergies renouvelables. Le financier, ça contient des multiples boucles de rétroaction entre les variables en jeu, qui sont un gros problème pour les modèles stochastiques. Pour un réseau neuronal, les boucles de rétroaction, c’est précisément ce que l’intelligence artificielle du réseau est faite pour.

Par ailleurs, voilà que j’ai trouvé un article intéressant sur la méthodologie d’utilisation des réseaux neuronaux comme outils de prédiction alternatifs ou complémentaires vis-à-vis les modèles stochastiques. Olawoyin et Chen (2018^[1]) discutent la valeur prédictive des plusieurs architectures possibles d’un perceptron à couches multiples. La valeur prédictive est évaluée en appliquant les perceptrons, d’une part, et un modèle ARIMA d’autre part à la prédiction des mêmes variables dans le même échantillon des données empiriques. Le perceptron à couches multiples se débrouille mieux que le modèle stochastique, quelles que soient les conditions exactes de l’expérience. Olawoyin et Chen trouvent deux trucs intéressants à propos de l’architecture du réseau neuronal. Premièrement, le perceptron basé sur la tangente hyperbolique comme fonction d’activation neuronale est généralement plus précis dans sa prédiction que celui basé sur la fonction sigmoïde. Deuxièmement, la multiplication des couches de neurones dans le perceptron ne se traduit pas directement en sa valeur prédictive. Chez Olawoyin et Chen, le réseau à 3 couches semble se débrouiller généralement mieux que celui à 4 couches.

Il est peut-être bon que j’explique cette histoire des couches. Dans un réseau neuronal artificiel, un neurone est une fonction mathématique avec une tâche précise à effectuer. Attribuer des coefficients aléatoires de pondération aux variables d’entrée est une fonction distincte du calcul de la variable de résultat à travers une fonction d’activation neuronale. J’ai donc deux neurones distincts : un qui attribue les coefficients aléatoires et un autre qui calcule la fonction d’activation. Logiquement, ce dernier a besoin des valeurs crées par le premier, donc l’attribution des coefficients aléatoires est la couche neuronale précédente par rapport au calcul de la fonction d’activation, qui est donc situé dans la couche suivante. De manière générale, si l’équation A requiert le résultat de l’équation B, l’équation B sera dans la couche précédente et l’équation A trouvera son expression dans la couche suivante. C’est comme dans un cerveau : pour contempler la beauté d’un tableau de Cézanne j’ai besoin de le voir, donc les neurones engagés directement dans la vision sont dans une couche supérieure et les neurones responsables des gloussements d’admiration font la couche suivante.

Pourquoi parler des couches plutôt que des neurones singuliers ? C’est une découverte que même moi, un néophyte à peine initié aux fondements des réseaux neuronaux, je comprends déjà : lorsque je place des neurones multiples dans la même couche fonctionnelle du réseau, je peux les mettre en compétition, c’est-à-dire les neurones de la couche suivante peuvent choisir entre les résultats différents apportés par les neurones distincts de la couche précédente. J’ai commencé à tester ce truc dans « Surpopulation sauvage ou compétition aux États-Unis ». Par ailleurs, j’avais alors découvert à peu près la même chose qu’Olawoyin et Chen (2018) présentent dans leur article : plus de complexité dans l’architecture d’un réseau neuronal crée plutôt plus de possibilités que plus de précision prédictive. Quand il s’agit de prédiction strictement dite, plus simple le réseau plus de précision il donne. En revanche, lorsqu’il est question de formuler des hypothèses alternatives précises, plus de complexité élargit le répertoire des comportements possibles du perceptron et donne plus d’envergure dans la description des états alternatifs de la même situation.  

Je continue à vous fournir de la bonne science, presque neuve, juste un peu cabossée dans le processus de conception. Je vous rappelle que vous pouvez télécharger le business plan du projet BeFund (aussi accessible en version anglaise). Vous pouvez aussi télécharger mon livre intitulé “Capitalism and Political Power”. Je veux utiliser le financement participatif pour me donner une assise financière dans cet effort. Vous pouvez soutenir financièrement ma recherche, selon votre meilleur jugement, à travers mon compte PayPal. Vous pouvez aussi vous enregistrer comme mon patron sur mon compte Patreon . Si vous en faites ainsi, je vous serai reconnaissant pour m’indiquer deux trucs importants : quel genre de récompense attendez-vous en échange du patronage et quelles étapes souhaitiez-vous voir dans mon travail ? Vous pouvez me contacter à travers la boîte électronique de ce blog : goodscience@discoversocialsciences.com .

[1] Olawoyin, A., & Chen, Y. (2018). Predicting the Future with Artificial Neural Network. Procedia Computer Science, 140, 383-392.

Mon éditorial sur You Tube

Me voilà à nouveau avec de l’énergie. Mon énergie à moi, bien sûr, mais aussi le sujet de l’énergie. Je donne satisfaction à mes trois obsessions scientifiques. Une, les solutions financières pour encourager la transition vers les énergies renouvelables. Deux, le lien entre les marchés financiers et le changement technologique. Trois, application de l’intelligence artificielle à l’étude de l’intelligence collective.

Dans ma dernière mise à jour en anglais – « We, the average national economy. Research and case study in finance » – j’ai commencé à esquisser la direction de ma recherche. J’ai plus ou moins repris le chemin analytique déjà signalé dans « Surpopulation sauvage ou compétition aux États-Unis » et je l’ai élargi à un échantillon plus grand de 56 pays. Apparemment, la croissance de l’efficience énergétique dans l’économie mondiale, de $8,08 par kilogramme d’équivalent pétrole en 1990 jusqu’à $10,76 en 2014, était accompagnée d’une accumulation presque équivalente en magnitude de capital, aussi bien d’actifs fixes que des soldes monétaires. Le truc intéressant c’est que ces deux composantes d’actifs du bilan de l’économie mondiale semblent garder une proportion plus ou moins constante l’une vis-à-vis de l’autre. En d’autres mots, un système complexe qui, dans ma base de données utilisée pour cette recherche, se compose de 56 pays, garde une liquidité plus ou moins constante tout en accumulant du capital et en accroissant son efficience énergétique.

Ça a tout l’air d’une intelligence collective : un système qui n’a aucune chance d’avoir un cerveau central et qui néanmoins se comporte comme un organisme. Il y a d’autre recherche qui en quelque sorte corrobore cette approche. Il y a ce modèle appelé MUSIASEM (Andreoni 2017[1] ; Velasco-Fernández et al 2018[2]) qui fournit une preuve empirique convaincante qu’en ce qui concerne l’énergie et l’efficience de son utilisation, l’économie mondiale se comporte comme un métabolisme adaptatif, dont l’adaptation se manifeste, entre autres, par un réarrangement géographique des moyens de production.

Je retourne donc, avec la persévérance d’un ivrogne qui essaie d’ouvrir la mauvaise porte d’entrée avec la bonne clé, au sujet de l’intelligence artificielle.  Je viens d’expérimenter un peu avec le réseau neuronal que j’utilise dans ce créneau spécifique de recherche et voilà qu’une fois de plus, cette chose m’a surpris. Je vous donne ici un compte rendu sélectif de ces surprises. Pour une description détaillée de la façon dont marche ce réseau neuronal précis, vous pouvez vous référer à « Surpopulation sauvage ou compétition aux États-Unis ». En passant du cas des États-Unis à l’échantillon général de plusieurs pays, j’ai juste ajouté une variable de plus, que j’avais déjà utilisé dans le passé (consultez, par exemple « Deux lions de montagne, un bison mort et moi ») : le déficit alimentaire par personne. C’est une variable des plus structurelles : elle est très idiosyncratique pays par pays, tout en restant très stable dans le temps. Immatriculation idéale d’un pays. D’autre part, moi, je suis ce chemin de découverte où j’assume que la nourriture, le pétrole et l’électricité se joignent, à un certain niveau, comme des manifestations différentes de la capacité de notre espèce de transformer l’énergie accessible dans notre environnement.

Alors, les surprises. Jusqu’alors, lorsque je travaillais avec ce réseau neuronal, il marchait à chaque fois. Je veux dire qu’il produisait un résultat dans chaque cas de figure, quoi que je lui impose comme conditions d’apprentissage. D’accord, ces résultats étaient parfois absurdes, mais il y en avait, des résultats. Dans ce cas précis, le réseau neuronal marche juste sous certaines conditions. Il coince souvent, c’est-à-dire il rend une erreur générale du type « NOMBRE ! », lorsque la magnitude des variables atteint des valeurs comme 40 ou – 40, donc lorsque les fonctions d’activation neurale s’affolent, puisqu’elles sont essentiellement faites à procéder avec des valeurs standardisées entre 0 et 1 (entre -1 et 1 pour la hyper-tangentielle). C’est du nouveau et moi, j’aime bien du nouveau. J’aime bien comprendre.

Alors, j’essaie de comprendre. Qu’est-ce qui a changé dans les conditions de départ, par rapport aux applications précédentes de ce même réseau neuronal ? Ce qui a changé très certainement c’est la quantité et la complexité des données empiriques originelles, donc de ce qui constitue le matériel primaire d’apprentissage. Dans ce cas précis, je donne à mon réseau neuronal N = 1228 cas « pays réel – année donnée ». Auparavant, je lui donnais entre 20 et 25 de telles incidences. J’ai envie de rire. De moi-même, je veux dire. C’est tellement évident ! Lorsque j’apprends quelque chose, la façon de le faire dépend de la complexité des informations d’entrée. Plus ces informations sont riches et complexes, plus de finesse je dois démontrer dans mon apprentissage. Apprendre à changer un tuyau sous mon levier de cuisine est simple. Apprendre la plomberie en général, y compris la méthode de changer une valve à gaz, est une tâche plus difficile, qui requiert une approche différente.

J’utilise un réseau neuronal pour simuler le comportement de l’intelligence collective d’une société. J’assume que les valeurs des variables empiriques représentent autant d’états différents et temporaires des processus distincts de changement social. La simulation d’intelligence collective, telle que la fait mon réseau neuronal, commence avec une assomption importante : toutes les variables pris en compte sont divisées en deux catégories, où une variable est considérée comme celle de résultat et toutes les autres comme celles d’entrée. J’assume que l’entité intelligente est orientée sur l’optimisation de la variable de résultat et les variables d’entrée sont instrumentales à cet effet. J’implique une fonction vitale dans mon entité intelligente. Je sais que les réseaux neuronaux beaucoup plus avancés que le mien sont capables de définir cette fonction par eux-mêmes et j’ai même quelques idées comment inclure cette composante dans mon propre réseau. Quoi qu’il en soit, une fonction vitale est quelque chose à avoir dans un réseau neuronal. Sans elle, à quoi bon ? Je veux dire, s’il n’y a rien à achever, la vie perd son sens et l’intelligence se réduit à la capacité de commander un autre verre et à consulter Twitter pour la millionième fois.

Lorsque je considère l’intelligence collective d’une société réelle et je définis sa fonction vitale de la façon décrite ci-dessus, c’est une simplification grossière. Comme j’approche cette fonction vitale sous un angle purement mathématique, ça a plus de sens. La variable de résultat est celle à laquelle mon réseau neuronal touche relativement le moins : il la modifie beaucoup moins que les variables d’entrée. La distinction entre la variable de résultat et les variables d’entrée signifie qu’une variable dans le lot – celle de résultat – ancre la simulation d’intelligence collective dans un contexte similaire à celui, connu à tous les économistes, de caeteris paribus, ou « autres facteurs constants ». Je peux donc orienter ma simulation de façon à montrer les états possibles de réalité sociales sous des différentes ancres de résultat. Qu’est-ce qui se passe si j’ancre mon système social à un certain niveau d’efficience énergétique ? Comment l’état hypothétique de cette société, produit par le réseau neuronal, va changer avec une autre ancre de résultat ? Quelles différences de comportement produis-je sous des fonctions vitales différentes ?

Maintenant, question de langage. Le réseau neuronal parle nombres. Il comprend les données numériques et il communique des résultats numériques. En principe, le langage numérique des fonctions d’activation de base, celui du sigmoïde et la hyper-tangentielle, se limite aux valeurs numériques standardisées entre 0 et 1. En fait, la hyper-tangentielle est un peu plus polyglotte et comprend aussi du patois entre -1 et 0. Dans ma communication avec le réseau neuronal j’encontre donc deux défis linguistiques : celui de parler à cette chose en des nombres standardisés qui correspondent aussi étroitement que possible à la réalité, et celui de comprendre correctement les résultats numériques rendus par le réseau.

J’ai donc cette base de données, N = 1228 occurrences « pays < > année », et je traduis les valeurs empiriques dedans en des valeurs standardisées. La procédure de base, la plus simple, consiste à calculer le maximum observé pour chaque variable séparément et ensuite diviser chaque valeur empirique de cette variable par ledit maximum. Si je ne me trompe, ça s’appelle « dénomination ». Dans une approche plus élaborée, je peux standardiser sous la courbe de distribution normale. C’est ce que vous avez comme standardisation dans des logiciels statistiques. Il y a un petit problème avec les valeurs empiriques qui, après standardisation, sont égales rigoureusement à 0 ou 1. En théorie, il faudrait les transformer en des machins comme 0,001 ou 0,999. En fait, s’il n’y en a pas beaucoup, de ces « 0 » et ces « 1 » dans l’échantillon offert à mon réseau neuronal comme matériel d’apprentissage, je peux les ignorer.

La question de langage sur laquelle je me concentre maintenant est celle de compréhension de ce que le réseau neuronal rend comme résultat. Mathématiquement, ce résultat est égal à x_f = x_i + ∑e , où x_f est la valeur finale crachée par le réseau, x_i est la valeur initiale, et ∑e est la somme d’erreurs locales ajoutée à la valeur initiale après n rondes d’expérimentation. Supposons que je fais n = 3000 rondes d’expérimentation. Qu’est-ce qu’exactement ma valeur finale x_f ? Est-ce la valeur obtenue dans la ronde no. 3000 ? C’est ce que j’assume souvent, mais il y a des « mais » contre cette approche. Premièrement, si les erreurs locales « e » accumulées par le réseau sont généralement positives, les valeurs x_f obtenues dans cette dernière ronde sont d’habitude plus élevées que les initiales. Quelles contorsions que je fasse avec la standardisation, x_f = max(x_i ; x_f) et inévitablement x_f > x_i.

Encore, ce n’est pas le plus dur des cas. Il y a des situations où les erreurs locales sont plutôt négatives que positives et après leur accumulation j’ai ∑e < 0 et x_f = x_i + ∑e < 0 également. Vachement embarrassant. Puis-je avoir une offre négative d’argent ou une efficience énergétique négative ?

Je peux faire une esquive élégante à travers le théorème de de Moivre – Laplace et assumer que dans un grand nombre des valeurs expérimentales rendues par le réseau neuronal la valeur espérée est leur moyenne arithmétique, soit x_f = [∑(x_i + e_i)] / n. Élégant, certes, mais est-ce une interprétation valide du langage dont le réseau neuronal me parle ? L’intelligence artificielle est une forme d’intelligence. Ça peut créer de la signification et pas seulement adopter la signification que je lui impose. Est-ce que ça parle de Moivre – Laplace ? Allez savoir…

Bon, ça c’est de la philosophie. Temps de passer à l’expérimentation en tant que telle. Je reprends plus ou moins le perceptron décrit dans « Surpopulation sauvage ou compétition aux États-Unis » : une couche neuronale d’entrée et observation, une couche de combine (attribution des coefficients de pondération, ainsi que de fonctions d’adaptation locale aux données observées), une couche d’activation (deux fonctions parallèles : sigmoïde et hyper-tangentielle) et finalement une couche de sélection. Dans cette dernière, j’introduis deux mécanismes complexes et alternatifs de décision. Tous les deux assument qu’une intelligence collective humaine démontre deux tendances contradictoires. D’une part, nous sommes collectivement capables de nous ouvrir à du nouveau, donc de relâcher la cohérence mutuelle entre les variables qui nous représentent. D’autre part, nous avons une tolérance limitée à la dissonance cognitive. Au-delà de ce seuil de tolérance nous percevons le surplus du nouveau comme du mauvais et nous nous protégeons contre. Le premier mécanisme de sélection prend la moindre erreur des deux. Les deux neurones dans la couche d’activation produisent des activations concurrentes et le neurone de sélection, dans ce schéma-ci, choisit l’activation qui produit la moindre valeur absolue d’erreur. Pourquoi valeur absolue et non pas l’erreur en tant que telle ? Eh bien, l’erreur d’activation peut très bien être négative. Ça arrive tout le temps. Si j’ai une erreur négative et une positive, la moindre valeur des deux sera, arithmétiquement, l’erreur négative, même si son écart de la valeur d’activation est plus grand que celui de l’erreur positive. Moi, je veux minimiser l’écart et je le minimise dans l’instant. Je prends l’expérience qui me donne moins de dissonance cognitive dans l’instant.

Le deuxième mécanisme de sélection consiste à tirer la moyenne arithmétique des deux erreurs et de la diviser ensuite par un coefficient proportionnel au nombre ordinal de la ronde d’expérimentation. Cette division se fait uniquement dans les rondes d’expérimentation strictement dite, pas dans la phase d’apprentissage sur les données réelles. J’explique cette distinction dans un instant. Ce mécanisme de sélection correspond à une situation où nous, l’intelligence collective, sommes rationnels dans l’apprentissage à partir de l’expérience directe de réalité empirique – donc nous pondérons toute la réalité de façon uniforme – mais dès que ça vient à expérimentation pure, nous réduisons la dissonance cognitive dans le temps. Nous percevons l’expérience antérieure comme plus importante que l’expérience subséquente.

Le réseau neuronal travaille en deux étapes. D’abord, il observe les données empiriques, donc les N = 1228 occurrences « pays < > année » dans la base de données de départ. Il les observe activement : à partir de l’observation empirique n = 2 il ajoute l’erreur sélectionnée dans la ronde précédente aux valeurs standardisées des variables d’entrée et il touche pas à la variable de résultat. Après les 1228 rondes d’apprentissage le réseau passe à 3700 rondes d’expérimentation. Je ne sais pas pourquoi, mais j’aime arrondir le boulot total de mon perceptron à 5000 rondes au total. En tout cas, dans les 3700 rondes d’expérimentation, le réseau ajoute l’erreur de la ronde précédente aux variables d’entrée calculées dans la même ronde précédente.

En ce qui concerne le travail avec les variables d’entrée, le perceptron accumule l’expérience en forme d’une moyenne mouvante. Dans la première ronde d’expérimentation, le neurone d’observation dans la première couche du réseau tire la moyenne arithmétique des 1228 valeurs de la phase d’apprentissage et il y ajoute l’erreur sélectionnée pour propagation dans la dernière, 1228^ième ronde d’apprentissage. Dans la deuxième ronde d’expérimentation, le perceptron tire la moyenne arithmétique des 1227 rondes d’apprentissage et de la première ronde d’expérimentation et il y ajoute l’erreur sélectionnée dans la première ronde d’expérimentation et ainsi de suite. La couche d’entrée du réseau est donc un peu conservative et perçoit les résultats d’expériences nouvelles à travers la valeur espérée, qui, à son tour, est construite sur la base du passé. Ça a l’air familier, n’est-ce pas ? En revanche, en ce qui concerne la variable de résultat, le perceptron est plus conservatif. Il tire la moyenne arithmétique des 1228 valeurs empiriques, comme valeur espérée, et il s’y tient. Encore une fois, je veux simuler une tendance à réduire la dissonance cognitive.

Côté langage, je teste deux manières d’écouter à ce que me dit mon perceptron. La première consiste à prendre, classiquement si j’ose dire, les valeurs standardisées produites par la dernière, 3700^ième ronde expérimentale et les de-standardiser en les multipliant par les maximums enregistrés empiriquement dans la base de données de départ. Dans la deuxième méthode, je tire la moyenne arithmétique de toute la distribution de la variable donnée, donc valeurs empiriques et valeurs expérimentales prises ensemble. Je raisonne en termes du théorème de de Moivre – Laplace et j’assume que la signification d’un grand ensemble des nombres est la valeur espérée, soit la moyenne arithmétique.

En ce qui concerne mes variables, leur catalogue général est donné dans le tableau ci-dessous. Après le tableau, je continue avec la description.

Tableau 1

Je fais travailler mon réseau neuronal avec ces variables avec 4 fonctions vitales différentes, donc en mettant 4 variables différentes dans la catégorie de résultat à optimiser : le déficit alimentaire par personne, population urbaine comme % de la population totale, efficience énergétique de l’économie, et finalement les actifs fixes par une demande de brevet. En ce qui concerne l’importance que j’attache à cette dernière variable, vous pouvez consulter « My most fundamental piece of theory ». J’ai choisi les variables que je considère intuitivement comme structurelles. Intuitivement, j’ai dit.

Au départ, les moyennes arithmétiques de mes variables – donc leur valeurs statistiquement espérées – sont les suivantes :

Q/E = $8,72 par kg d’équivalent pétrole ;

CK/PA = $3 534,8 par demande de brevet ;

A/Q = 14,2% du PIB ;

PA/N = 158,9 demandes de brevet par 1 million d’habitants ;

M/Q = 74,6% du PIB en masse monétaire ;

E/N = 3007,3 kg d’équivalent pétrole par personne par an ;

DA/N = 26,4 kcal par personne par jour ;

RE/E = 16,05% de la consommation totale d’énergie ;

U/N = 69,7% de la population ;

Q = $1 120 874,23 mln ;

Q/N = $22 285,63 par tête d’habitant  ;

N = 89 965 651 personnes ;

Ça, c’est le point empirique de départ. C’est une société relativement opulente, quoi qu’avec des petits problèmes alimentaires, plutôt grande, moyennement avide d’énergie, et généralement moyenne, comme c’était à espérer. Deux variables font exception à cette tendance : le pourcentage de population urbaine et l’offre d’argent. L’urbanisation moyenne mondiale est à présent aux environs de 55%, pendant que notre échantillon se balance vers 70%. L’offre d’argent dans l’économie mondiale est couramment de presque 125% du PIB et notre échantillon fait gentiment 74,6%. Maintenant, allons voir ce que le réseau neuronal peut apprendre si sa fonction vitale est orientée sur un déficit alimentaire stable par personne par jour, donc DA/N est la variable de résultat. Tableaux no. 2 et 3, ci-dessous, présentent les résultats d’apprentissage, pendant que les Graphes 1 – 4, plus loin, donnent un aperçu de la manière dont le réseau apprend sous des conditions différentes.

Je commence par discuter la méta-variable de base : l’erreur locale du réseau. Graphes 1 et 2 donnent une idée de différence entre les deux stratégies d’apprentissage sous considération. L’apprentissage par la moindre erreur est paradoxal. Durant les 1228 rondes empiriques, il conduit effectivement à la réduction de l’erreur, comme tout gentil perceptron devrait le faire. Néanmoins, dès que le réseau passe à expérimenter avec lui-même, l’erreur croît à chaque ronde consécutive. Le réseau se balance de plus en plus entre des états alternatifs. Intéressant : lorsque le réseau est programmé pour choisir la moindre erreur, il génère de plus en plus d’erreur. En revanche, l’apprentissage par erreur moyenne décroissante – donc la stratégie qui reflète une tendance croissante à réduire la dissonance cognitive – ça marche de façon modèle. L’erreur dans la phase empirique est réduite à un niveau très bas et ensuite, dans la phase d’expérimentation pure, elle tend vers zéro.

Lorsque je passe à la fonction d’adaptation, donc à la distance Euclidienne moyenne entre les variables du réseau (Graphes 3 et 4) la différence entre les deux stratégies d’apprentissage est un peu moins prononcée, quoi que visible. Dans les deux cas, la cohésion interne du réseau change en deux phases bien distinctes. Aussi longtemps que le perceptron travaille avec les 1228 observations empiriques, sa cohésion oscille très fortement. Dès que ça passe à expérimenter avec soi-même, les oscillations s’éteignent, mais de deux façons différentes. Le perceptron qui choisit la moindre erreur et apprend uniformément dans le temps (Graphe 3) fixe sa cohésion interne à un niveau relativement bas et ensuite il accroît à nouveau l’amplitude d’oscillation. En revanche, le perceptron qui tire la moyenne de ses erreurs locales et démontre une résistance croissante aux informations nouvelles (Graphe 4) se tient très fermement au niveau de cohésion atteint vers la fin de la phase d’apprentissage sur les données empiriques.

Je vois ici deux intelligences différentes, qui représentent deux façons de représenter un phénomène bien connu, celui de résistance à la dissonance cognitive. Le perceptron qui apprend par la moindre erreur réduit sa dissonance sur le champ et localement, sans le faire à long terme. Celui qui apprend par l’erreur moyenne et la divise par le nombre ordinal de la ronde consécutive d’expérimentation agit différemment : il tolère plus d’erreur localement mais se ferme progressivement sur le long terme.

Dans la mesure où je les considère comme représentations d’une intelligence collective, j’y vois des analogies intéressantes à notre ordre social. Le perceptron qui apprend par la moindre erreur semble plus intelligent que celui qui tire l’erreur moyenne et se raidit à mesure d’apprendre. C’est comme si des controverses locales à propos des changements climatiques étaient plus fertiles en apprentissage qu’un système de savoir très codifié et rigide.

En ce qui concerne les résultats, les deux intelligences alternatives se comportent aussi de manière très différente. En général, l’intelligence qui choisit la moindre erreur locale mais s’en fout du passage de temps (Tableau 2) produit des valeurs plus élevées que celle qui tire l’erreur moyenne et développe le sentiment d’avoir appris tout ce qu’il y avait à apprendre (Tableau 3). En fait, la première ajoute à toutes les variables du perceptron, pendant que la deuxième les réduit toutes.

Je veux me pencher sur l’interprétation de ces nombres, donc sur la façon de comprendre ce que le réseau neuronal veut me dire. Les nombres du tableau 2 semblent vouloir dire que si nous – la civilisation – voulons accroître notre efficience énergétique, il nous faut accroître significativement la cadence de l’innovation. Je le vois surtout dans le pourcentage du PIB pris par l’amortissement d’actifs fixes : la variable A/Q. Plus ce pourcentage est élevé, plus rapide est la cadence de rotation des technologies. Pour avoir une efficience énergétique moyenne, comme civilisation, à un niveau à peine 50% plus élevé que maintenant, il nous faudrait accélérer la rotation des technologies d’à peu près 25%.

Il y a une variable collatérale à l’innovation, dans ma base de données : CK/PA ou le coefficient d’actifs fixes par une demande de brevet. C’est en quelque sorte le montant de capital qu’une invention moyenne peut se nourrir avec. Dans cette simulation avec le réseau neuronal vous pouvez voir que les différences de magnitude de CK/PA sont tellement grandes qu’elles en deviennent intéressantes. Le perceptron qui apprend avec la résistance croissante à l’information nouvelle donne des valeurs négatives de CK/PA, ce qui semble absurde. Absurde, peut-être, mais pourquoi ? C’est l’une de ces situations lorsque je me pose des questions de fond sur ce qu’est intelligence collective.

Tableau 2

Tableau 3

Graphe 1

Graphe 2

Graphe 3

Graphe 4

Je continue à vous fournir de la bonne science, presque neuve, juste un peu cabossée dans le processus de conception. Je vous rappelle que vous pouvez télécharger le business plan du projet BeFund (aussi accessible en version anglaise). Vous pouvez aussi télécharger mon livre intitulé “Capitalism and Political Power”. Je veux utiliser le financement participatif pour me donner une assise financière dans cet effort. Vous pouvez soutenir financièrement ma recherche, selon votre meilleur jugement, à travers mon compte PayPal. Vous pouvez aussi vous enregistrer comme mon patron sur mon compte Patreon . Si vous en faites ainsi, je vous serai reconnaissant pour m’indiquer deux trucs importants : quel genre de récompense attendez-vous en échange du patronage et quelles étapes souhaitiez-vous voir dans mon travail ?

[1] Andreoni, V. (2017). Energy Metabolism of 28 World Countries: A Multi-scale Integrated Analysis. Ecological Economics, 142, 56-69

[2] Velasco-Fernández, R., Giampietro, M., & Bukkens, S. G. (2018). Analyzing the energy performance of manufacturing across levels using the end-use matrix. Energy, 161, 559-572