Pourquoi un cadre ontologique pour la modélisation multi-agents en sciences humaines et sociales?

Résumé

En philosophie, l’ontologie est « la science de ce qui est, des types et structures des objets, propriétés, évènements, processus et relations »; En informatique et management des connaissances, une « ontologie » est la spécification de la conceptualisation d’un domaine de connaissance. Pour la simulation multi-agents, le domaine concerne les modèles et non les « données ». Pour répondre à la question « Pourquoi un cadre ontologique pour la modélisation multi-agents en sciences humaines et sociales? », cet article aborde d’abord trois dimensions: (1) ingénierie des modèles (2) aspects thématiques (disciplinaires) et épistémologiques (3) comparaison et évaluation de modèle (test ontologique). À la différence de nombreuses ontologies, cet article ne propose pas une unique représentation d’un domaine de connaissance, mais le maintien d’une possible pluralité, basée sur le concept de « cadre de connaissance », conçu pour permettre d’intégrer une pluralité de « point de vue » dans un cadre général qui nous permet de comparer et/ou combiner différents points de vue qui coexistent en sciences sociales. La dernière partie présente ainsi quelques exemples de points de vue ontologiques qui peuvent être dérivés à partir du modèle de ségrégation résidentielle introduit par Schelling.

Mots-clefs:

• ontologie,
• modèles de simulation basés sur des agents,
• cadre de connaissance,
• ingénierie des modèles,
• construction de modèle,
• simulation multi-agents,
• simulation sociale,
• test ontologique

Abstract

From Philosophy, ontology is “the science of what is, of the kinds and structures of objects, properties, events, processes and relations”. In computer sciences and knowledge management an “ontology” is a specification of a conceptualization of a given knowledge domain. For multi-agent simulation, the domain is models rather than data. To answer the question “Why an ontological framework for the multi-agent modelling in the Social Sciences?”, this paper deals first with three dimensions: (1) model engineering, (2) thematical and epistemological issues and (3) model assessment and comparisons (ontological test). Contrary to several ontologies, this paper does not propose a single representation of the knowledge domain, but a possible plurality, based on the concept of “knowledge framework” building to integrate the plurality of “point of view” co-existing in the Social Sciences within a general framework. Accordingly, the last part presents some examples of ontological points of view on a model of residential segregation derived from the Schelling’s one.

Key-words:

• ontology,
• agent-based model of simulation,
• knowledge framework,
• model design,
• model building,
• multi-agent simulation,
• social simulation,
• ontological test

Notes

• [1] Cette note résume les principes du projet COSMAGEMS financé par l’Agence nationale pour la recherche (ANR) entre 2007 et 2009. L’auteur remercie l’ensemble des participants à ce projet pour leur contribution à l’avancement des idées sur le sujet, en particulier ses co-auteurs sur un certain nombre de travaux issus du projet : Jacques Ferber, Leonardo Lana de Carvalho, Patrice Langlois, Jean-Pierre Müller, Franck Varenne, avec une mention particulière à Lena Sanders, Pierre Livet et Christophe Sibertin-Blanc pour leurs remarques sur la présente note.
• [2] Robert L. Axtell, « La fin des débuts pour les SMA en sciences sociales », dans Frédéric Amblard et Denis Phan (dir.), Modélisation et simulation multi-agents, applications pour les sciences de l’homme et de la société, Londres, Hermes-Sciences & Lavoisier, 2006, p. 161-172 [traduction anglaise : « The End of the Beginning for Multi-Agent Systems in Social Sciences », dans Denis Phan et Frédéric Amblard (dir.), Agent-Based Modelling and Simulation in the Social and Human Sciences, Oxford, The Bardwell Press, 2007, p. 135-146].
• [3] Jacques Ferber, Les systèmes multi-agents, Paris InterEditions, 1995 [édition anglaise : Multi-Agent Systems: An Introduction to Distributed Artificial Intelligence, Harlow, Addison Wesley Reading, 1999] et Jacques Ferber, « Introduction aux concepts et méthodologies de conception multi-agents », dans Frédéric Amblard et Denis Phan (dir.), op. cit., p. 23-48 [traduction anglaise : « Multi-Agent Concepts and Methodologies », dans Denis Phan et Frédéric Amblard (dir.), op. cit., p. 7-34].
• [4] Frédéric Amblard et Denis Phan (dir.), op. cit.
• [5] Volker Grimm, « Ten Years of Individual-Based Modelling in Ecology: What Have We Learned and What Could We Learn in the Future? », Ecological Modelling, n^o 115, 1999, p. 129-148.
• [6] Michael Batty, Cities and Complexity: Understanding Cities with Cellular Automata, Agent-Based Models, and Fractals, Cambridge (MA), MIT Press, 2005; Lena Sanders, « Les modèles agent en géographie urbaine », dans Frédéric Amblard et Denis Phan (dir.), op. cit., p. 151-168 [traduction anglaise : « Agent Model in Urban Geography », dans Denis Phan et Frédéric Amblard (dir.), op. cit., p. 147-168].
• [7] Leigh Tesfatsion et Kenneth L. Judd, Handbook of Computational Economics, vol. 2., Agent-Based Computational Economics, Amsterdam, New York, Elsevier North-Holland, 2006.
• [8] Nigel Gilbert et Jim E. Doran (dir.), Simulating Societies: The Computer Simulation of Social Phenomena, London, UCL Press, 1994; Nigel Gilbert et Klaus G. Troitzsch, Simulation for the Social Scientist, Second edition, Milton Keynes, Open University Press, 2005; Nigel Gilbert, « Sciences sociales computationnelles : simulation sociale multi-agents », dans Frédéric Amblard et Denis Phan (dir.), op. cit., p. 141-160 [traduction anglaise : « Computational Social Sciences: Agent-Based Social Simulation », dans Denis Phan et Frédéric Amblard (dir.), op. cit., p. 115-134]; Gianluca Manzo, « Variables, mécanismes et simulations : une synthèse des trois méthodes est-elle possible? Une analyse critique de la littérature », Revue française de sociologie, vol. 46, n^o 1, 2005, p. 37-74; Gianluca Manzo, « Progrès et “urgence” de la modélisation en sociologie. Du concept de modèle générateur et de sa mise en oeuvre », L’Année sociologique, vol. 57, n^o 1, 2007, p. 13-61.
• [9] Nigel Gilbert et Rosaria Conte (dir.), Artificial Societies: The Computer Simulation of Social Life, London UCL Press, 1995; Joshua M. Epstein et Robert L. Axtell, Growing Artificial Societies, Social Sciences from the Bottom up, Washington (DC), Brooking Institution Press, Cambridge (MA), MIT Press, 1996.
• [10] Éric Bonabeau, « Intelligence collective? », dans Éric Bonabeau et Guy Theraulaz (dir.), Intelligence collective, Paris, Hermes, 1994, p. 13-28.
• [11] Gérard Weisbuch, Dynamique des systèmes complexes : une introduction aux réseaux d’automates, Paris, InterEditions / CNRS, 1989 [traduction anglaise : Complex Systems Dynamics, Santa-Fe Institute Studies in the Sciences of Complexity, Redwood City, CA Addison-Wesley, 1990].
• [12] Robert L. Axtell, op. cit.
• [13] Lena Sanders, op. cit.
• [14] Franck Varenne, Du modèle à la simulation informatique, Paris, Vrin, 2007.
• [15] Pierre Livet et Ruwen Ogien, « L’enquête ontologique, du mode d’existence des objets sociaux », Raisons pratiques, n° 11, Paris, Éditions de l’École des hautes études en sciences sociales, 2000; Pierre Livet et Frédéric Nef, Les êtres sociaux : processus et virtualité, Paris, Hermann, 2009.
• [16] Jean-Louis Dessalles, Jean-Pierre Müller et Denis Phan, « Emergence in Multi-Agent Systems: Conceptual and Methodological Issues », dans Denis Phan et Fredéric Amblard, op. cit., p. 327-356; Jean-Louis Dessalles, Jacques Ferber et Denis Phan, « Emergence in Multi-Agent Systems: Review of Conceptual and Methodological Issues for the Application to the Social Sciences », dans Ang Yang et Yin Shan (dir.), Intelligent Complex Adaptive Systems, Idea Group Inc, 2008, p. 255-299; R. Keith Sawyer, Social Emergence: Societies as Complex Systems, Cambridge (MA), Cambridge University Press, 2005; Pierre Livet et Denis Phan, « Ontologie et émergence pour les SHS : suppléments aux notions d’émergence de Bonnabeau, Dessalles et Müller », dans Denis Phan (dir.), Rochebrune’09 : XVI^e rencontres interdisciplinaires sur les systèmes complexes naturels et artificiels. Ontologie et dynamique des systèmes complexes, Paris, à paraître en 2010.
• [17] Cristiano Castelfranchi, « Through the Agents’ Minds: Cognitive Mediators of Social Action », Mind & Society, vol. 1, n^o 1, mars, 2000, p. 109-140; Rosaria Conte et Cristiano Castelfranchi, Cognitive and Social Action, London, UCL Press, 1995.
• [18] Joshua M. Epstein, Generative Social Science: Studies in Agent-Based Computational Modeling, Princeton University Press, 2006, 356 p.
• [19] Barry Smith, « Ontology », dans Luciano Floridi (dir.), Blackwell Guide to the Philosophy of Computing and Information, Oxford, Blackwell, 2003, p. 155-166.
• [20] Thomas R. Gruber, « Toward Principles for the Design of Ontologies Used for Knowledge Sharing », dans Nicola Guarino et Roberto Poli (dir.), dans International Workshop on Formal Ontology, Padova (Italie), version révisée, mars 1993, disponible comme rapport technique KSL-93-04, Knowledge Systems Laboratory, Stanford University, http://www-ksl.stanford.edu/knowledge-sharing/papers/onto-design.rtf.
• [21] Pierre Livet et Ruwen Ogien, op. cit.; Pierre Livet et Frédéric Nef, op. cit.
• [22] Pierre Livet, Denis Phan et Lena Sanders, « Why Do We Need Ontology for Agent-Based Models? », dans Klaus Schredelseker et Florian Hauser (dir.), Complexity and Artificial Markets, Series Lecture Notes in Economics and Mathematical Systems, n° 614, Berlin, Springer, p. 133-146; Pierre Livet, Jean-Pierre Müller, Denis Phan et Lena Sanders, « Ontology, A Mediator for Agent Based Modeling in Social Science », JASSS, vol. 13, n^o 1, 2010, http://jasss.soc.surrey.ac.uk/13/1/3.html; Pierre Livet et Lena Sanders, « Le “test ontologique” : un outil de médiation pour la modélisation agent », dans Denis Phan, Rochebrune’09, op. cit.; Jean-Pierre Müller, « La notion de cadre conceptuel: penser la place des ontologies dans le processus de modélisation », dans Denis Phan (dir.) Rochebrune’09, op. cit.
• [23] C. Ulises Moulines, La philosophie des sciences : l’invention d’une discipline (fin XIX^e - début XXI^e siècle), Paris, Éditions Rue d’Ulm / Presses de l’ENS, 2006.
• [24] Bas C. van Fraasen, Scientific Representation: Paradoxes of Perspective, Oxford, Oxford University Press, 2008.
• [25] David H. Krantz, R. Duncan Luce, Patrick Suppes et Amos Tversky, Foundations of Measurement, Vol. I: Additive and Polynomial Representations (1971), Vol. II: Geometrical, Threshold, and Probabilistic Representations (1989), Vol. III: Representation, Aziomatization, and Invariance (1990), New York, Academic Press, 1971-1990 [réédition de l’ensemble des 3 ouvrages par Dover Publications Inc., 2009].
• [26] Pierre Livet, Jean-Pierre Müller, Denis Phan et Lena Sanders, op. cit.; Pierre Livet et Lena Sanders, op. cit.
• [27] Bas C. van Fraasen, The Scientific Image, Oxford, Oxford University Press, 1980; Bas C. van Fraasen, Scientific Representation, op. cit.
• [28] Hervé P. Zwirn, Les limites de la connaissance, Paris, Odile Jacob, 2000.
• [29] Bas C. van Fraasen, The Scientific Image, op. cit.
• [30] Pierre Livet et Frédéric Nef, op. cit.
• [31] Bernard Walliser, Denis Zwirn et Hervé Zwirn, « Raisonnements non certains et changement de croyances », dans Thierry Martin, (dir.), Probabilités subjectives et rationalité de l’action, Éditions du CNRS, 2003, p. 47-66.
• [32] Willard Van Orman Quine, Methods of Logic, Second Edition, Cambridge (MA), Harvard University Press, 1950 [traduction française, Maurice Clavelin, Méthodes de Logique, Paris, Armand Colin, 1972].
• [33] Pierre Livet, « Essai d’épistémologie de la simulation multi-agents en sciences sociales » dans Frédéric Amblard et Denis Phan (dir.), op. cit., p. 193-218 [traduction anglaise : « Towards an Epistemology of Multi-Agent Simulation in Socal Science », dans Denis Phan et Frédéric Amblard, op. cit., p. 169-193].
• [34] Anne-Françoise Schmid, L’âge de l’épistémologie, Paris, Kimé, 1998; Denis Phan, Anne-Françoise Schmid et Franck Varenne, référence en français [traduction anglaise : « Epistemology in a Nutshell: Theory, Model, Simulation and Experiment », dans Denis Phan et Frédéric Amblard, op. cit., p. 357-392].
• [35] Mary S. Morgan et Margaret Morrison, Models as Mediators, Cambridge (MA), Cambridge University Press, 1999.
• [36] Marvin L. Minsky, « Matter, Mind and Models », Proceedings of IFIP Congress, 1965, p. 45-49.
• [37] Je remercie Franck Varenne de nous avoir présenté cet aphorisme.
• [38] Pierre Livet, Jean-Pierre Müller, Denis Phan et Lena Sanders, op. cit.; Jean-Pierre Müller, op. cit.
• [39] Voir, par exemple, en économie, Oskar Morgenstern, On Accuracy of Economic Behavior, Princeton (NJ), Princeton University Press, 1950 [traduction française, Précision et incertitude des données économiques, Paris, Dunod, 1972] ou François Fourquet, Les comptes de la puissance. Histoire de la comptabilité nationale et du Plan, Paris, Encres, 1980, pour les origines de la comptabilité nationale.
• [40] Norwood Hanson, Russell Patterns of Discovery, Cambridge (MA), Cambridge University Press, 1958 [traduction française, Les Modèles de la découverte, Dianoia, 2000].
• [41] Frédéric Amblard, Juliette Rouchier et Pierre Bommel, « Évaluation et validation de modèles multi-agents », dans Fredéric Amblard et Denis Phan, op. cit., p. 103-120 [traduction anglaise : « Assessment and Validation of Multi-Agent Model », dans Denis Phan et Frédéric Amblard, op. cit., p. 93-114].
• [42] Pierre Livet, Jean-Pierre Müller, Denis Phan et Lena Sanders, op. cit.; Pierre Livet et Lena Sanders, op. cit.
• [43] Pierre Bommel et Jean-Pierre Müller, référence en français, [traduction anglaise : « An Introduction to UML for Modelling in the Human and Social Science », dans Denis Phan et Fredéric Amblard, op. cit., p. 273-294].
• [44] Henri Atlan, Entre le cristal et la fumée, essai sur l’organisation du vivant, Paris, Seuil, [1979] 1986.
• [45] Voir, par exemple, Jean-Louis Dessalles, Jean-Pierre Müller et Denis Phan, op. cit.; Jean-Louis Dessalles, Jacques Ferber et Denis Phan, op. cit., pour une revue des aspects les plus techniques et R. Keith Sawyer, op. cit., pour une discussion des implications dans les SHS.
• [46] Thomas C. Schelling, « Models of Segregation », American Economic Review, vol. 59, n^o 2, p. 488-493 et « Dynamic Models of Segregation », Journal of Mathematical Sociology, 1, p. 143-186; Thomas C. Schelling, Micromotives and Macrobehaviour, New York, Norton and Co., 1978 [traduction française : La tyrannie des petites décisions, Paris, PUF, 1980 (réédition Dunod, 2007)].
• [47] Voir, par exemple, Éric Daude et Patrice Langlois, « Comparaison de trois implémentations du modèle de Schelling », dans Frédéric Amblard et Denis Phan, op. cit., p. 411-441 [traduction anglaise : « Comparisons of Three Implementations of Schelling’s Spatial Segregation Model », dans Denis Phan et Frédéric Amblard, op. cit., p. 295-326].
• [48] Source : intialement applet java sur le web http://www.gemas.msh-paris.fr/dphan/complexe/schelling.html porté sur Moduleco vers 2002, voir Denis Phan, « From Agent-Based Computational Economics towards Cognitive Economics », dans Paul Bourgine et Jean-Pierre Nadal (dir.), Cognitive Economics, Springer Verlag, 2004, p. 371-398.
• [49] Denis Phan et al., « Qu’est-ce qu’une ontologie? Comment procéder? L’exemple de la ségrégation spatiale », dans Denis Phan (dir.), Ontologies pour la modélisation multi-agents en sciences humaines et sociales, à paraître en 2010.
• [50] Voir, par exemple, Éric Daude et Patrice Langlois, op. cit.
• [51] Pierre Livet et Fredéric Nef, op. cit.
• [52] Voir Pierre Livet et Denis Phan, op. cit. Il s’agit, en fait, de la notion « d’émergence forte au sens de Müller » définie dans Dessalles et al., op. cit., complétée par les contributions de Franck Varenne (relatives à un système) et de Pierre Livet.
• [53] Ken Wilber, Integral Psychology: Consciousness, Spirit, Psychology, Therapy, Boston (MA), Shambhala, 2000.
• [54] Jacques Ferber, op. cit.
• [55] John R. Searle, The Construction of Social Reality, New York, Free Press, 1995 [traduction française : La construction de la réalité sociale, Paris, NRF-Gallimard, 1998].