Prévisibilité

La prévisibilité est le degré auquel il est possible de faire une prédiction ou une prévision correcte de l'état d' un système , que ce soit qualitativement ou quantitativement.

En physique expérimentale, des erreurs d'observation affectent toujours les variables telles que les positions et les vitesses. Une prédiction parfaite est donc pratiquement impossible. De plus, en mécanique quantique moderne , le principe d'indétermination de Werner Heisenberg limite la précision avec laquelle on peut connaître ces quantités. Une telle prédictibilité parfaite est donc également théoriquement impossible.

Bien que le second principe de la thermodynamique permette de déterminer l' état d'équilibre vers lequel évoluera un système, et que les états stationnaires des systèmes dissipatifs puissent parfois être prédits, il n'existe aucune règle générale pour prédire l' évolution temporelle des systèmes éloignés de l'équilibre, comme les systèmes chaotiques , s'ils ne convergent pas vers un état d'équilibre. Leur prévisibilité se dégrade généralement avec le temps et, pour la quantifier, on peut mesurer le taux de divergence des trajectoires du système dans l'espace des phases ( entropie de Kolmogorov-Sinai , exposants de Lyapunov ).

En analyse stochastique, un processus aléatoire est un processus prévisible s'il est possible de connaître son état futur à partir du moment présent.

La théorie du chaos , branche des mathématiques, étudie le comportement des systèmes très sensibles à leurs conditions initiales. Elle postule qu'une infime modification de ces conditions peut bouleverser l'évolution d'un système. Ce phénomène est connu sous le nom d' effet papillon , selon lequel le battement d'ailes d'un papillon au Brésil peut provoquer une tornade au Texas. La nature même de la théorie du chaos implique que la prévisibilité de tout système est limitée, car il est impossible de connaître instantanément tous ses détails. En principe, les systèmes déterministes que la théorie du chaos tente d'analyser peuvent être prédits, mais l'incertitude de la prévision croît exponentiellement avec le temps.

Comme documenté dans trois principaux types d'effets papillon ont été observés dans les études de Lorenz : la forte dépendance aux conditions initiales la capacité d'une perturbation infime à créer une circulation organisée sur de grandes distances et le rôle hypothétique des processus à petite échelle contribuant à une prévisibilité finie Ces trois types d'effets papillon ne sont pas exactement identiques.

Dans le domaine de l'interaction homme-machine , la prévisibilité est la propriété de prévoir les conséquences d'une action de l'utilisateur étant donné l'état actuel du système.

Un exemple contemporain d'interaction homme-machine se manifeste dans le développement d'algorithmes de vision par ordinateur pour les logiciels d'évitement de collision des véhicules autonomes. Des chercheurs de NVIDIA Corporation , de l'Université de Princeton et d'autres institutions exploitent l'apprentissage profond pour apprendre aux ordinateurs à anticiper les scénarios routiers futurs à partir d'informations visuelles sur l'état actuel et précédent de la route.

Un autre exemple d'interaction homme-machine est celui des simulations informatiques destinées à prédire le comportement humain à partir d'algorithmes. Par exemple, le MIT a récemment mis au point un algorithme d'une précision remarquable capable de prédire le comportement humain. Testé sur des émissions de télévision, cet algorithme a pu prédire avec une grande exactitude les actions ultérieures des personnages. Les algorithmes et les simulations informatiques de ce type sont très prometteurs pour l'avenir de l'intelligence artificielle.

En biologie – et plus particulièrement en génétique et en neurosciences – la prévisibilité se rapporte à la prédiction des développements et des comportements biologiques à partir des gènes hérités et des expériences passées.

Au sein de la communauté scientifique, un débat important persiste quant à la prévisibilité totale du comportement humain à partir de la génétique. Des études, comme celle menée en Israël, ont montré que les juges étaient plus enclins à prononcer une peine plus légère si le condamné avait mangé récemment . Par ailleurs, il a été démontré que l'odeur d'une personne est plus agréable pour une autre possédant des gènes d'immunité complémentaires, ce qui peut engendrer une plus grande attirance physique . L'analyse génétique permet de déterminer les prédispositions à certaines maladies, et les troubles du comportement s'expliquent souvent par l'analyse d'anomalies du code génétique. Les scientifiques qui s'appuient sur ces exemples affirment que le comportement humain est entièrement prévisible. À l'inverse, les tenants d'une autre position soutiennent que la génétique ne peut qu'induire une prédisposition à agir d'une certaine manière et que, fondamentalement, l'être humain possède le libre arbitre de choisir d'agir ou non.

Les animaux présentent des comportements bien plus prévisibles que les humains. Sous l'effet de la sélection naturelle, ils développent des chants d'accouplement, des signaux d'avertissement contre les prédateurs et des danses de communication. L'écureuil terrestre de Belding, par exemple, possède un répertoire spécifique de cris qui avertissent les écureuils des environs de la présence de prédateurs. Apercevant un prédateur au sol, il émet un trille une fois à l'abri, signalant ainsi aux autres écureuils de se dresser sur leurs pattes arrière et de tenter de localiser le prédateur. Lorsqu'un prédateur est aperçu dans les airs, l'écureuil terrestre émet immédiatement un long sifflement, se mettant ainsi en danger pour inciter les autres écureuils à se mettre à couvert. Grâce à l'expérimentation et à l'observation, les scientifiques ont pu modéliser ces comportements et prédire avec une grande précision la réaction des animaux dans certaines situations.

L’étude de la prévisibilité suscite souvent des débats entre ceux qui croient que les humains conservent un contrôle total sur leur libre arbitre et ceux qui croient que nos actions sont prédéterminées. Cependant, il est probable que ni Newton ni Laplace n’aient considéré l’étude de la prévisibilité comme liée au déterminisme.

En macroéconomie, la prévisibilité désigne généralement la capacité d'un modèle économique à refléter fidèlement les données trimestrielles et la possibilité d'identifier avec succès ses mécanismes de propagation internes. Parmi les séries macroéconomiques américaines d'intérêt, on peut citer, entre autres, la consommation, l'investissement, le PNB réel et le stock de capital. La prévisibilité d'un système économique dépend notamment de l'horizon temporel des prévisions (à deux ans ou à vingt ans ?) et de la variabilité des estimations. Les méthodes mathématiques d'évaluation de la prévisibilité des tendances macroéconomiques sont encore en développement.