Rétroaction négative ou feed-back négatif (action de retour)

 C'est un mécanisme de contrôle autonome par lequel des extrants devenant des intrants permettent la régulation d'un système par le déclenchement de mécanismes d'équilibration.  Les conséquences rejaillissent sur les faits survenus antérieurement.  C'est un dispositif purement informationnel capable d'ajuster son comportement en fonction de l'analyse qu'il fait de son action; ce qui permet à un système, entre certaines limites, de fonctionner de façon automatique.  Les informations de sortie  nourrissent en retour les informations d'entrée, de par ce fait organisent et entretiennent un état stationnaire.

 Les mécanismes de la rétroaction comprennent plusieurs éléments (voir figure 2).  Un premier élément est le système à contrôler.  Il s'agit d'un système dont l'activité est contrôlée de façon à maintenir constante une variable donnée (température ou oxygène, par exemple).  Un deuxième élément est la valeur de référence.  Elle indique à quel niveau la variable doit être maintenue.  Un troisième élément est le récepteur.  Le récepteur perçoit les variations de la variable et transmet l'information (rétroaction) au quatrième élément, le centre d'intégration.  Le centre d'intégration compare l'information reçue à la valeur de référence de la variable et, selon le résultat obtenu, augmente ou ralentit l'activité du système de façon à ce que la variable soit toujours égale à la valeur de référence.

Les mécanismes de rétroaction négative ont été décrits, en premier, par les militaires qui cherchaient à améliorer la précision de leur artillerie (figure 3) :

 Un exemple familier de rétroaction négative est la régulation de la température d'une pièce à l'aide d'un radiateur commandé par thermostat (figure 4).  Le radiateur est le système à contrôler dont l'activité (production de chaleur) est réglée de façon à maintenir la variable (température) à la valeur de référence (température de réglage du thermostat).  Le thermostat renferme le récepteur et le centre d'intégration.  Le récepteur enregistre la température de la pièce et la transmet au centre d'intégration qui compare cette information à la valeur de référence.  Le centre d'intégration met en marche ou en arrêt le radiateur pour que la température de la pièce soit toujours égale à la valeur réglée sur le thermostat.

Ce mécanisme est aussi impliqué dans la régulation des comportements humains(figure 5)

Dans le cas de la figure 5, un garçon invite une fille à une soirée. Selon la réaction de la fille suite à sa demande, celui-ci pourra ajuster rapidement sa demande pour arriver à ce que la fille accepte. La réaction de la fille est la rétroaction qui permet d'apporter une correction dans le sens voulu.

Plusieurs mécanismes de rétroaction négative interviennent dans le fonctionnement de l'organisme.  La régulation de la température corporelle en est un exemple.  L'encéphale renferme une valeur de référence.  Des récepteurs présents dans l'organisme enregistrent la température réelle et transmettent cette information à l'encéphale (qui contient aussi un centre d'intégration).  Celui-ci compare l'information des récepteurs à la valeur de référence et déclenche, au besoin, une action pour que la température corporelle soit égale à la valeur de référence.  Par exemple, lorsque la température corporelle est inférieure à la valeur de référence, l'encéphale déclenche le phénomène de frisson.  Les contractions rythmiques de certains muscles produisent de la chaleur pour élever la température corporelle.  Par contre, lorsque la température corporelle est supérieure à la valeur de référence, l'encéphale déclenche le phénomène de transpiration.  L'évaporation de l'eau à la surface de la peau abaisse la température corporelle.

 Les mécanismes de rétroaction négative sont qualifiés de négatifs parce que l'action engendrée est toujours opposée à celle qui déclenche le processus.  Dans l'exemple déjà cité (figure 4), l'augmentation de la température au-dessus de la température choisie a un effet inhibiteur : le chauffage est coupé, permettant ainsi à la température de la pièce de diminuer à la valeur de référence.  Par contre, lorsque la température de la pièce est plus basse que la valeur de référence, l'effet inhibiteur diminue de sorte que le radiateur est mis en marche pour réchauffer la pièce.  La rétroaction négative a donc pour effet de maintenir la différence entre la valeur réelle de la variable et la valeur de référence la plus faible possible pour maintenir des conditions relativement constantes et stables. La variable oscillera alors légèrement au-dessus et au-dessous de la valeur de référence (figure 6). Ainsi, par exemple, la température du corps humain fluctuera un peu au-dessus et un peu au-dessous de 37° C, tout comme la température d'une pièce oscille autour de la valeur que l'on souhaite maintenir. Il en est de même pour le nombre d'individus dans une population : leur nombre oscillera autour de la capacité de support de l'environnement qui devient ici la valeur de référence.

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Rétroaction positive (feed-back positif)
 

 Les mécanismes de rétroaction positive fonctionnent à l'opposé de ceux de la rétroaction négative.  Ils sont qualifiés de positifs parce que l'action engendrée est dans le même sens que celle à l'origine du changement (le résultat d'une action accroît cette action).

 L'augmentation d'une variable particulière stimule  un récepteur.  Alors, le centre d'intégration amplifie l'activité du système afin que la variable augmente encore.  Cette augmentation stimule d'autres récepteurs, de sorte que l'activité est accrue, entraînant ainsi une augmentation de la variable, et ainsi de suite.  La rétroaction positive a donc un effet cyclique selon lequel tout changement d'une variable entraîne d'autres changements dans le même sens.  Cependant, ce phénomène cyclique ne se poursuit pas indéfiniment.  Il est limité soit par une valeur maximale que la variable peut atteindre, soit par une quantité définie d'énergie que le système peut dépenser.

 La rétroaction positive ne contribue pas au maintien de l'homéostasie de l'organisme.  C'est d'ailleurs pourquoi elle n'intervient pas aussi fréquemment que la rétroaction négative.  Cependant, elle joue un rôle important dans certaines circonstances telles que la naissance d'un bébé.  La pression de la tête du bébé sur le col utérin stimule les contractions de l'utérus.  Les contractions poussent davantage la tête sur le col, ce qui a pour effet d'accroître encore les contractions.  La rétroaction positive contribue ainsi à l'expulsion du foetus de l'utérus.

 On appelle, dans le langage courant, une rétroaction positive un cercle vicieux (figure 7).  La rétroaction positive est donc accentuation, amplification, accélération d'un processus par lui- même sur lui-même : croissance démographique, réaction thermonucléaire, capital placé à intérêts composés, dépression économique, panique d'une foule, etc.  Cette rétroaction positive peut conduire à la destruction du système par explosion ou par blocage (figure 8).  Ainsi, toute organisation emprisonne des forces furieuses et dévastatrices.  Le démarrage d'une rétroaction positive exige le franchissement d'un seuil.  Une réaction positive peut aussi être créatrice de nouveau, de changement à condition qu'une rétroaction négative vienne l'entériner.
 
 

Dans la figure 7, un individu qui n'a pas beaucoup confiance en lui n'interviendra pas trop souvent dans son environnement. Si ses interventions se font rares, il est fort probable que sa confiance diminuera. Si sa confiance diminue, ses interventions se feront de plus en plus rares, ce qui évidemment ne sera pas tellement bon pour sa confiance. Et ainsi de suite.
 
 

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Information : Le concept d'information n'est pas simple à définir et à comprendre. Voyons d'abord deux définitions couramment données à ce concept :

• La première qui nous vient probablement à l'esprit est celle du "bulletin d'information télévisée". Ici l'information correspond à une nouvelle  communiquée, nouvelle signifiant première annonce d'un événement arrivé depuis peu.
• La deuxième signifie renseignement, c'est-à-dire des éléments de connaissance concernant un sujet particulier. Vous avez un travail de recherche à faire, il vous faut trouver des informations (renseignements) sur votre sujet afin d'être en mesure de le développer adéquatement et ainsi, avoir une bonne connaissance le concernant.

Une troisième définition originant de la cybernétique (science qui étudie les mécanisme de communication et de contrôle) nous intéresse davantage. L'information  se définit alors comme un ensemble d'instructions permettant d'exécuter une suite d'opérations, c'est un événement qui réduit l'incertitude, c'est une notion organisationnelle. Elle signifie donner une forme, mettre de l'ordre ou produire du sens. Elle mesure l'ordre d'un système, ordre signifiant disposition harmonieuse des choses et des structures, une manière dont les éléments d'un ensemble organisé sont placés par rapport aux autres selon certaines règles, lois ou directives, le tout assurant le fonctionnement et le maintien dans le temps.

L'information en mettant en ordre des éléments donne du sens à un ensemble. Voici un exemple tiré de la langue : un mot est constitué par une série de symboles ou de signes qui doivent être reliés les uns aux autres selon un ordre précis. Prenons l'agencement des symboles (lettres de l'alphabet) qui suit : GILOBOIE . Il est facile de se rendre compte que cela n'a pas de sens, les symboles ne sont pas regroupés en ordre. Mais, si on utilise les mêmes symboles dans un certain ordre on aura BIOLOGIE, mot qui a maintenant du sens. Ce sont donc l'ordre des symboles (leurs relations les uns par rapport aux autres) qui donne le sens.

De même si un seul symbole change dans un mot, cela aura aussi pour effet de changer le sens. Prenons les mot suivants qui ont le même nombre de symboles mais qui ne diffèrent que par leur premier  : CIRE, DIRE, PIRE, SIRE, MIRE, LIRE, RIRE. Il est évident qu'ils ont tous un sens différent.

L'information est une mise en forme, la forme représentant ce qu'un ensemble ajoute à la somme des éléments qui le constituent. La mise en forme résulte des relations qui s'établissent dans un certain ordre entre les éléments d'un ensemble. Les relations ne sont ni masse, ni énergie. L'ensemble des relations constitue ce que l'on appelle la structure. L'information est donc liée à l'organisation et elle mesure l'ordre d'un système : ainsi, lorsque croît l'entropie (désordre), décroît la quatité d'information qu'il contient. Chez les êtres vivants l'information leur permet d'être ce qu'ils sont : de l'ordre dans l'univers, c'est-à-dire des systèmes organisés pouvant s'auto-régularisés, s'auto-conservés et s'auto-reproduire.

Comme l'information est dans les relations, donc immatérielle (vous ne pouvez pas saisir de l'information avec vos mains), elle a, par conséquent, besoin d'un support (il faut bien qu'elle soit quelque part). Prenons par exemple un ordinateur. Ici, l'information se trouve dans une mémoire c'est-à-dire un support comme un disque dur. Ce dernier renferme des programmes, c'eat-à-dire des listes d'instructions qui, lorsque réalisées dans l'ordre, entraîneront la réalisation d'une ou plusieurs opérations.

Chez les êtres vivants également, les informations (donc leurs programmes) qui permettent leur fonctionnement et le maintien de leur structure se trouvent dans des mémoires. Il est possible de distinguer quatre types de mémoire selon leur niveau de complexité des êtres vivants :

1. Mémoire génétique : Cette mémoire se trouve dans le matériel génétique des gènes et les chromosomes. C'est dans la séquence de certains éléments de l'ADN que se retrouvent les instructions qui déterminent le développement de l'organisme, sa structure et son fonctionnement, ainsi que ses réactions à l'environnement. Ce programme contrôle et commande tous les processus enzymatiques nécessaires à la synthèse et le maintien des nombreux éléments importants de leur organisation. Toute matière qui entre dans un être vivant spécifique va être remodelée selon les instructions contenues dans son matériel génétique. C'est cette information qui dicte aux éléments contenus dans la matière qui entre (nourriture) de se relier ensemble de façon différente et autre de ce qu'elle était à l'extérieur ou encore de façon plus complexe de ce qu'elle était dans l'environnement physico-chimique. Un organisme transmet aussi son information génétique à sa descendance; c'est pourquoi les rejetons sont semblables à leurs parents (la reproduction de deux chevaux engendrent des chevaux et non pas des souris). Ainsi, des programmes spécifiques responsables de la formation des espèces peuvent persister dans le temps.

 
2.  Mémoire immunologique : Ce type de mémoire sert à protéger l'intégrité du "soi". Dès qu'un être étranger (donc de l'information génétique différente) s'introduit dans un hôte (être vivant qui le reçoit), tout un mécanisme se met en branle pour le reconnaître et inscrire cette reconnaissance dans une mémoire de sorte, qu'à la prochaine rencontre avec ce même être, l'organisme hôte va pouvoir  réagir beaucoup plus rapidement pour éliminer la menace (c'est le principe des vaccins).

 
3. Mémoire nerveuse : Ce type de mémoire découle de la spécialisation d'un organe particulier au cours de l'évolution, le cerveau. Ce dernier est connecté à de nombreux récepteurs internes et externes qui peuvent mesurer toute modification du milieu intérieur et du milieu extérieur. Le cerveau est bourré de valeurs de référence (mémoire) qui permettent le maintien de l'intégrité de l'être. Toute modification du milieu interne ou externe sera détectée par les récepteurs. L'information sera relayée au cerveau qui en fera l'analyse, la comparera aux valeurs de référence et choisira la  stratégie la plus appropriée aux circonstances pour le maintien de l'organisation de l'organisme. Un système de rétroaction viendra par la suite le renseigner sur les conséquences des stratégies utilisées. Le tout sera conservé en mémoire. Des cellules spécialisées, les neurones, rendent opérables cette mémoire ainsi qu'un réseau complexe de nerfs.

 
4. Mémoire culturelle : Cette mémoire permet l'organisation sociale. Une culture est l'ensemble des règles d'organisation  qui vont  permettre à une société humaine de fonctionner de façon cohérente et de se maintenir dans le temps. Cette mémoire peut être dans le cerveau des personnes qui composent la société mais, à cause de la quantité astronomique d'informations, il est nécessaire généralement que celles-ci soient stockées de façon permanente et facilement consultable par tous les membres de la société. Les livres, les bibliothèques, les spectacles, la musique, les arts, etc. constituent les supports pour la mémoire culturelle.

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Communication : La notion de communication est intimement liée à celle de l'information : la communication c'est de l'information circulante. Communiquer c'est donc faire circuler de l'information (on dit souvent échanger des informations). La communication implique toute une série de moyens, de structures spécialisées, de voies d'échange, de réseaux pour permettre aux messages de circuler rapidement et efficacement jusqu'à leurs cibles. Par exemple, les messages nerveux impliquent des organes spécialisés (cerveau, récepteurs, nerfs, effecteurs) d'où partent, circulent et aboutissent les messages, le tout s'effectuant très rapidement et efficacement.
 
 

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