Séminaire « Systèmes complexes en sciences sociales »

Année 2021-2022

Jean-Pierre Nadal (directeur d’études à l’EHESS et directeur de recherche au CNRS) – référent principal pour ce séminaire.
Henri Berestycki (directeur d’études à l’EHESS)
Amandine Aftalion (directrice de recherche au CNRS)
Annick Vignes (directrice de recherche INRAE & professeure à l’ENPC)

Présentation générale du Séminaire sur le site de l’EHESS, ici.

Le séminaire « Systèmes complexes en sciences sociales » se tient (sauf mention contraire) tous les 1er et 3ème vendredis de cette année 2021-2022, à partir du 19 novembre (voir le site de l’Ehess), à 13h30, au 54 bd Raspail 75006 Paris, salle AS1-23 (1er sous-sol – salle accessible à partir de 13h). Les séances seront aussi accessibles en visioconférence (informations de connexion envoyées aux inscrits).

A chaque fois que possible le séminaire est enregistré, et mis en ligne sur la chaine YouTube du CAMS, ici.

La participation est libre dans la limite des places disponibles, et selon les mesures en vigueur liées à la crise sanitaire. Pour chaque séance, veuillez vous inscrire ici. Une réponse automatique vous demandera de confirmer votre demande. Ensuite un courriel de confirmation sera envoyé pour une participation soit en présentiel, soit à distance (avec le lien de connexion).

Diffusion de l’annonce du séminaire sur les listes ehess : vie-scientifique, cams-infos, humanict – pour recevoir les annonces du CAMS, demander à être sur la liste cams-infos (courriel à sympa@ehess.fr, corps de message vide, objet : subscribe cams-infos Nom Prénom).

Contact : jpnadal@ehess.fr

Jumelage
Ce séminaire est couplé au séminaire du même nom, Systèmes complexes en sciences sociales, qui a lieu à Toulouse et en visio-conférence, organisé par Michel Grossetti (CNRS & EHESS) et Bertrand Jouve (CNRS), labex SMS (Structuration des mondes sociaux), voir ici.

Programme
Prochaines séances :
15 avril, Jérôme Sackur (LSCP, EHESS) – voir ci-dessous ;
20 mai, Venkat Venkatasubramian (Columbia University) ;
10 juin, Pierre-Michel Menger (EHESS & Collège de France) ;
17 juin, Antonin Pottier (EHESS).
Séances des années précédentes : voir ici.

Vendredi 15 avril, 13h30. Séance uniquement en visio-conférence.

Jérôme Sackur
Directeur d’études à l’EHESS,
Laboratoire de Sciences Cognitives et Psycholinguistique (LSCP, CNRS – ENS – EHESS)

Titre : Comment aborder la dynamique du flux de conscience ?

Résumé: Depuis quarante ans à peu près, l’étude de la conscience est redevenue un sujet légitime en psychologie et neuroscience cognitive. L’ensemble de ce travail nous a donné une bonne vision de la micro-dynamique (à une échelle inférieure à la seconde) de l’accès à la conscience. La question de la dynamique à plus longue échelle (inférieure à la minute) des états mentaux et de leur contenu reste toutefois entière. Je proposerai une série de pistes expérimentales et théoriques pour aborder cette question, en portant une attention particulière aux contraintes qui nous sont données par la qualité (mauvaise!) des données. Je défendrai notamment l’idée que la succession des états mentaux et de leur contenu est peut-être un processus markovien, autrement dit, sans mémoire.

Title: How could we study the dynamics of the stream of consciousness?

Abstract: For about forty years, the study of consciousness has regained legitimacy in psychology and cognitive neuroscience. Work in this field has given us a good view of the micro-dynamics (at a sub-second scale) of access to consciousness. The question of the longer-scale dynamics (less than a minute) of mental states and their content remains unresolved, however. I will propose a series of experimental and theoretical avenues to address this question, paying particular attention to the constraints given to us by the (poor!) quality of the data. In particular, I will defend the idea that the sequence of mental states and their content is perhaps a Markovian process, in other words, a memoryless process.

Vendredi 1er avril, 13h30.

Damien Challet
CentraleSupélec

Titre : Comportement des investisseurs dans les marchés financiers: échelles de temps et sagesse des foules
Vidéo à retrouver ici.

Résumé: Les marchés financiers révèlent toute leur richesse lorsqu’on analyse des données qui détaillent le comportement de chaque investisseur. Une question générale est la détermination de l’importance de l’hétérogénéité des agents et des conséquences de cette dernière sur ce qu’un marché peut calculer et en quoi un tel système socio-économique est optimal. Cet exposé montrera que les agents ont une certaine notion de la distribution de premier passage de marches aléatoires, ce qui permet de définir un nouveau type d’échelle de temps, qui dépend en partie également de la diversité biologique et historique des agents financiers. Plus généralement, on s’intéressera à la diversité des échelles temporelles des agents et à son influence sur la façon dont l’information se propage. Finalement, les défis actuels de ce domaine seront discutés.

Title: Investor behavior in financial markets: timescales and wisdom of the crowd.

Abstract: Trader-resolved data reveal even more richness of financial markets. One of the most relevant questions is the extent to which the heterogeneity of the agents influences what such a system may compute optimally. This talk will show that traders have a notion of first passage probability of random walks, which yields a new type of timescale, which in turn depends on the biological and historical variety of the investors. More generally, the most complex part of financial markets originates from the investor timescale heterogeneity which modulates how fluctuations measured at various timescales spread. Finally, the current challenges of this research area will be discussed.

Vendredi 18 mars, 13h30.

Isabelle Alvarez
INRAE et ISC-PIF, Paris

Titre : « Médiation scientifique sur la viabilité grâce au jeu vidéo minecraft »
Vidéo à retrouver ici.

Résumé : La théorie mathématique de la viabilité (Aubin, 1991) présente un grand intérêt pour la gestion durable, en particulier pour la gestion des ressources naturelles. Cette théorie mathématique est liée au contrôle optimal et aux correspondances, mais elle implique un changement de perspective dans la définition de l’optimisation qui complique sa présentation aux non-spécialistes. Un projet à l’initiative d’un artiste, Thibault Brunet, a permis d’utiliser le jeu minecraft dans une optique de médiation scientifique pour la viabilité. L’exposé montrera comment présenter les concepts de la théorie, poser des problèmes de viabilité et étudier la mise en œuvre de la théorie dans un environnement complexe est possible dans le jeu dans une durée maîtrisée.

Séances passées
jeudi 24 février, 16h.

Attention au jour et heure – Séance supplémentaire en commun avec le séminaire Modélisation en sciences sociales et du vivant. Voir les modalités pratiques sur le site de ce séminaire.

Michel Fansten
Administrateur INSEE

« L’échec électoral est-il une science exacte ? ».

En 2009, Michel Fansten, administrateur de l’INSEE, spécialiste des études d’opinion, publiait dans la revue « Mathématiques et Sciences humaines » une étude sur la formalisation des comportements électoraux, sous le titre « l’échec électoral est une science exacte ». Qu’en est-il 13 ans plus tard, avec en perspective la prochaine élection présidentielle ?

Vendredi 18 février.

Séance double : suite des exposés par les lauréats du Prix de thèse Systèmes Complexes 2021

13h30, José Moran
Mathematical Institute, University of Oxford

Titre : Dynamiques de croissance et réseaux d’entreprises
Vidéo à retrouver ici.

Résumé : Une explication permettant de comprendre l’origine des grandes fluctuations économiques est que les couplages de la supply chain, notamment les relations de type client-fournisseur entre entreprises, permettent d’amplifier des chocs microscopiques à une échelle macroéconomique. D’autre part, la littérature qui étudie la dynamique de croissance d’entreprises s’intéresse à des modèles où l’on modélise cette croissance comme un processus stochastique multiplicatif, mais où les entreprises évoluent de façon indépendante les unes des autres.
Je présenterai dans ce séminaire les résultats d’un travail en cours, où l’on cherche à combiner l’étude de la statistique des taux de croissance d’entreprises avec celle de leurs réseaux d’approvisionnement. Je montrerai en particulier que les couplages dans ce réseau induisent des corrélations entre les taux de croissance des entreprises. Je discuterai plus largement des caractéristiques des corrélations entre entreprises et de comment elles sont influencées par d’autres dynamiques macroéconomiques, en étudiant la matrice de corrélation des taux de croissance des entreprises et la dynamique de leurs modes principaux.

15h, Frédérique Noël
Inria, équipe Commedia (Computational mathematics for bio-medical applications)

Titre : « Influence de l’inflammation sur le transport de gaz respiratoires dans le poumon ».
Vidéo à retrouver ici.

Résumé : Le poumon est un système complexe qui sert d’interface d’échange entre l’air ambiant et le sang. Lors de l’inspiration, l’air frais ambiant, chargé en oxygène et pauvre en dioxyde de carbone, est apporté jusqu’à la zone d’échange avec le sang, les acini, à travers l’arbre bronchique. Cet apport peut cependant être altéré lorsque le poumon est sujet à une infection pulmonaire. Il devient alors nécessaire d’étudier les mécanismes de transport des gaz et d’échanges d’oxygène et de dioxyde de carbone avec le sang pour mieux comprendre comment ce système complexe se comporte et comment la ventilation pulmonaire pourrait être affectée par la réponse du système immunitaire à travers l’inflammation de la paroi bronchique. Dans cet exposé, nous nous intéresserons principalement à la modélisation du transport de gaz respiratoire dans un poumon sain et enflammé et nous étudierons l’influence de la localisation de l’infection sur la quantité d’oxygène échangée avec le sang.

Vendredi 4 février, 13h30.

Séance double : exposés par deux des Prix de thèse Systèmes Complexes 2021

13h30, François Lavallée
ISC-PIF

Titre : « Modélisation, exploration de modèles et théorie de la viabilité pour l’aide à la gestion des espèces végétales invasives : application au cas des renouées asiatiques le long d’un cours d’eau »

vidéo ici (bbb) et sur la chaine YouTube du CAMS.

Résumé : Les renouées asiatiques Fallopia sp sont parmi les espèces exotiques envahissantes les plus menaçantes pour la biodiversité à l’échelle mondiale. Cependant, peu de modèles traitent de l’invasion par les renouées asiatiques et la plupart s’intéressent à leur croissance sans considérer de gestion. L’objectif de ce travail est de modéliser la croissance de renouées asiatiques soumises à de la fauche et dispersées le long d’un cours d’eau afin de comparer l’efficacité de différentes stratégies de gestion. Notre démarche s’appuie sur le développement et l’étude de deux modèles mathématiques appliqués à la gestion des renouées asiatiques. Le premier est stochastique et s’intéresse à la croissance locale de la plante, le second s’inscrit dans le cadre de la théorie de la viabilité et permet d’étudier la croissance et la dispersion de la plante à l’échelle d’un cours d’eau. L’enjeu est de trouver des stratégies de gestion efficaces. Nous identifions d’abord l’influence des paramètres de gestion sur la croissance locale de la plante, puis nous présentons une méthode pour la résolution d’un problème de viabilité général dont celui de la dispersion des renouées le long d’un cours d’eau est une instance. Nous démontrons la faisabilité de cette démarche en l’appliquant au cas d’un cours d’eau fictif.

15h, Samuel Boury
Assistant Professor & Simons Fellow – Joseph B. Keller Fellow
Courant Institute of Mathematical Sciences, New York University, USA

Titre : De l’atmosphère à l’océan : la dynamique des ondes internes axisymétriques

vidéo ici (chaine YouTube du CAMS)

Résumé : Les ondes internes (gravito-inertielles) contribuent au transport mondial d’énergie et d’impulsion dans les océans et jouent un rôle crucial dans le mélange stratifié, en transférant l’énergie d’une échelle à l’autre par le biais de processus non linéaires. Récemment, ces ondes ont attiré beaucoup d’attention en raison de leur rôle potentiel dans les modèles climatiques et dans le mélange des océans hautement stratifiés, notamment l’Océan Arctique. En raison de la fonte croissante de la glace de mer au cours des dernières décennies, la surface de l’Océan Arctique est désormais plus exposée tout au long de l’année aux tempêtes et aux vents atmosphériques, dont le forçage local en surface peut générer des ondes internes. Les couches fortement stratifiées de l’Océan Arctique peuvent être plus facilement perturbées par les événements atmosphériques et, en retour, la dynamique modifiée du transport d’énergie joue un rôle crucial dans les changements climatiques régionaux. Une meilleure compréhension de la manière dont l’énergie des tempêtes peut être transférée à l’océan – et comment elle peut s’y propager – est donc de première importance. Alors que les modèles prédominants d’ondes internes sont basés sur des ondes planes cartésiennes bidimensionnelles, ils ne sont pas adaptés ici car les ondes excitées par les tempêtes suivent une géométrie plus complexe, tridimensionnelle. Sur la base de ces considérations, je discuterai de l’impact de la géométrie des ondes sur leur propagation dans des milieux stratifiés et en rotation. Des applications sont également proposées avec des comparaisons avec les ondes internes dans les stratifications du monde réel.

Vendredi 21 janvier, 13h30.

Emmanuel Lazega
IUF & Sciences Po Paris

Titre : « A quels impossibles sommes-nous tenus? »
Vidéo à retrouver ici.

Réflexion sur les rapports entre sociologie et complexité à partir d’une analyse statistique de la dynamique d’un réseau de conseil entre pairs.

Vendredi 7 janvier, 13h30.

Fernando Peruani
Laboratoire de Physique Théorique et Modélisation, CY Cergy Paris Université

Titre: « Imitation, leadership démocratique et intelligence collective chez les moutons. »
Vidéo à retrouver ici.

Résumé : Nous verrons comment décrire quantitativement le comportement collectif des groupes de moutons et comprendre l’émergence de divers comportements collectifs à partir de simples règles d’imitation qui permettent au groupe de parvenir à un consensus, de développer des stratégies collectives telles que le leadership démocratique, et de faire preuve d’intelligence collective. Les idées développées peuvent s’avérer utiles pour décrire des groupes humains.

Title: Imitation, democratic leadership, and collective intelligence in groups of sheep.

Abstract: We will see how we can quantitatively describe the collective behavior of sheep groups and understand the emergence of various collective behaviors from simple imitation rules that allow the group to reach consensus, develop collective strategies such as democratic leadership, and display collective intelligence. The developed ideas may prove useful to describe human groups.

Vendredi 17 décembre, 13h30.

Antoine Mandel
Professeur de Mathématiques Appliquées, Directeur adjoint de l’UFR Mathématiques et Informatique, Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne – Centre d’économie de la Sorbonne

Title: « Strong diversity and public debate in social networks »

Abstract: We propose a model of the joint evolution of opinions and social relationships in a setting where social influence decays over time. The dynamics are based on bounded confidence: social connections between individuals with distant opinons are severed while new connections are formed between individuals with similar opinions. Our model naturally gives raise to strong diversity, i.e. the persistence of heterogeneous opinions in connected societies, a phenomenon that most existing models fail to capture. The intensity of social interactions is the key parameter that governs the dynamics. First, it determines the asymptotic distribution of opinions. In particular, increasing the intensity of social interactions brings society closer to consensus. Second, it determines the risk of polarization, which is shown to increase with the intensity of social interactions. Our results allow to frame the problem of the design of public debates in a formal setting. We hence characterise the optimal strategy for a social planner who controls the intensity of the public debate and thus faces a trade-off between the pursuit of social consensus and the risk of polarization. We also consider applications to political campaigning and show that both minority and majority candidates can have incentives to lead society towards polarization.

Vendredi 3 décembre.

Esteban Bautista Ruiz & Matthieu Latapy
LIP6, CNRS – SU

Title: « A frequency-structure decomposition for link streams »

Slides: Part 1, Part 2

Abstract: A link stream is a set of triplets (t, u, v) modeling interactions over time, such as person u calling v at time t, or bank account u transferring to v at time t. Effectively analyzing link streams is thus key for numerous applications. In practice, it is common to study link streams as a collection of time series or as a sequence of graphs, allowing to use time filters and graph filters to process the time and structural dimensions, respectively. However, time and structure are nested in link streams, meaning that time-domain operations can affect structure, and vice-versa. This calls for a frequency-structure representation that allows to characterize processing operations in both frequency and structure. Yet, it is hard to combine existing signal and graph decompositions as they do not interact well.

To address this limitation, this work proposes a novel frequency-structure decomposition for link streams. Our decomposition allows us to analyze time via existing signal decompositions (Fourier, Wavelets, etc) and to analyze structure via a novel decomposition for graphs that is tailor-made to interact well with signal decompositions. This novel graph decomposition operates by partitioning the edge-space of graphs into regions and measuring the activity of regions, resulting in a set of coefficients that have several interesting properties to characterize the structural properties of graphs and that can be used to compare them. We show that the combination of our graph decomposition with signal decompositions leads to a set of coefficients that effectively encode the dynamical and structural properties of link streams in a simple matrix format. Then, we show that the properties of our decomposition make it easy to define time and graph filters in the frequency-structure domain and finish by showing how we can use filters to recover the backbone of a link stream.

Vendredi 19 novembre.

Jean-Pierre Nadal
CNRS & EHESS – CAMS & LPENS
Présentation du Séminaire de cette année universitaire 2021-2022, et exposé :
« Perception catégorielle, entre cognition naturelle et cognition artificielle ».

Résumé: La catégorisation, ou classification, est une capacité cognitive fondamentale. La catégorisation est également l’une des principales tâches auxquelles l’apprentissage machine (apprentissage profond en intelligence artificielle), s’attaque avec succès.
Une conséquence perceptive bien connue de la catégorisation chez l’homme et les autres animaux, la perception catégorielle, est notamment caractérisée par une compression intra-catégorielle et une séparation inter-catégorielle : deux éléments, proches dans l’espace des stimulis, sont perçus plus proches s’ils appartiennent à la même catégorie que s’ils appartiennent à des catégories différentes.
Cet exposé présentera un ensemble de résultats sur la modélisation des bases neurales de la perception catégorielle, avec ses implications sur, d’une part, la modélisation de la prise de décision chez l’homme et l’animal dans des tâches simples, et, d’autre part, l’analyse de l’apprentissage dans les réseaux de neurones artificiels.
L’exposé s’appuiera sur des travaux effectués en collaboration avec Kevin Berlemont (NYU), Laurent Bonnasse-Gahot (EHESS, CAMS), Jean-Rémy Martin (ULB), et Jérôme Sackur (EHESS, LSCP).

 



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