Systèmes

Les boucles de rétroaction

Un enfant qui lit facilement lit beaucoup, et parce qu'il lit beaucoup il lit de mieux en mieux. Un radiateur chauffe la pièce, puis s'arrête de lui-même quand la température voulue est atteinte. Ces deux situations obéissent à la même idée, la boucle de rétroaction, qui existe en deux versions aux effets opposés. Cette fiche vous apprend à les reconnaître.

L'idée en bref

Il y a rétroaction (feedback) quand le résultat d'une action revient influencer cette action. La cause produit un effet, et cet effet agit en retour sur la cause : le chemin se referme, d'où le mot « boucle ».

On distingue deux familles. La boucle de renforcement, dite aussi rétroaction positive, amplifie le mouvement de départ : plus il y en a, plus il y en aura. La boucle d'équilibrage, dite aussi rétroaction négative, corrige l'écart et ramène le système vers une cible. Les adjectifs « positive » et « négative » indiquent seulement si l'écart est amplifié ou réduit, sans jugement de valeur.

Le principe est ancien chez les ingénieurs. Le régulateur à boules que James Watt adapte à la machine à vapeur en 1788 en est un exemple célèbre, et le physicien James Clerk Maxwell en a donné une analyse mathématique en 1868. C'est le mathématicien Norbert Wiener qui en a fait une notion générale dans Cybernetics (1948), en montrant qu'elle s'applique aux machines comme aux êtres vivants. Jay Forrester, au MIT, l'a ensuite appliquée aux entreprises et aux villes, et Donella Meadows l'a rendue accessible à tous dans Thinking in Systems (2008). Il s'agit d'un concept scientifique solide. Son usage pour décrire une famille ou une classe reste une transposition, utile si l'on vérifie que la boucle existe vraiment.

La boucle qui corrige : le thermostat

Une boucle d'équilibrage a besoin de trois éléments : une cible, une mesure de l'état actuel et une action qui réduit l'écart entre les deux. Le thermostat les réunit de la façon la plus simple qui soit.

Le corps humain fonctionne de cette manière pour sa température, son taux de sucre ou sa soif, ce que les physiologistes appellent l'homéostasie. Les boucles d'équilibrage expliquent aussi pourquoi certains systèmes résistent au changement. Une personne qui réduit fortement son alimentation voit son organisme diminuer ses dépenses d'énergie, et une équipe à qui l'on impose une nouvelle procédure retrouve souvent ses anciennes habitudes en quelques semaines. Avant de pousser plus fort, il vaut mieux chercher la boucle qui ramène le système à son point de départ.

Le délai compte beaucoup. Sous une douche dont l'eau met quelques secondes à réagir, vous tournez le robinet vers le chaud, rien ne vient, vous tournez encore, puis l'eau arrive brûlante et vous corrigez trop dans l'autre sens. Quand l'information revient en retard, la boucle d'équilibrage produit des oscillations au lieu d'un réglage calme.

La boucle qui amplifie : cercles vertueux et cercles vicieux

La boucle de renforcement fait grossir ce qui existe déjà. Un compte d'épargne en donne l'image la plus nette : 1 000 euros placés à 3 % rapportent 30 euros la première année, puis 30,90 euros la deuxième, car les intérêts portent désormais sur 1 030 euros. Le capital produit des intérêts qui augmentent le capital. Le larsen, ce sifflement qui monte quand un micro capte le son de son propre haut-parleur, est une boucle du même type, beaucoup plus rapide.

Un cercle vertueux et un cercle vicieux sont donc une seule et même structure. Seul diffère le sens dans lequel elle a été lancée, ce qui donne beaucoup de poids aux débuts.

Aucune boucle de renforcement ne tourne indéfiniment. Une rumeur finit par avoir touché tout le monde, une population de lapins finit par manquer d'herbe : tôt ou tard, une boucle d'équilibrage prend le relais. Devant une croissance rapide, la bonne question est donc de savoir quelle limite elle va rencontrer.

Quand s'en servir

Ce modèle est utile chaque fois qu'une situation s'emballe, se dégrade toute seule ou revient obstinément à son état antérieur malgré vos efforts. Vous pouvez alors vous poser quelques questions simples :

• L'effet que j'observe revient-il nourrir sa propre cause ?
• Le mouvement s'amplifie-t-il (renforcement) ou est-il ramené vers une valeur stable (équilibrage) ?
• S'il y a équilibrage, quelle est la cible implicite du système, et qui la fixe ?
• Combien de temps met l'information à revenir ?

Limites et pièges

Le premier piège est de vocabulaire. Dans le langage courant, un « feedback positif » est un compliment. Dans le langage des systèmes, une rétroaction positive est une amplification, qui peut être désastreuse, comme dans une panique bancaire.

Le deuxième piège est de dessiner des boucles partout. Un schéma avec des flèches reste une hypothèse. Avant d'affirmer que A renforce B qui renforce A, il faut vérifier chaque lien, car deux choses qui augmentent ensemble ne se causent pas forcément.

Enfin, un système réel contient de nombreuses boucles qui s'emboîtent, et celle qui domine peut changer avec le temps. Le modèle aide à poser les bonnes questions, sans permettre à lui seul de prédire ce qui va se passer.