Prédire la taille des groupes humains avec la physique

Ce n’est qu’en connaissant le nombre moyen d’amis que chaque personne a que les scientifiques du Complexity Science Hub (CSH) ont pu prédire la taille des groupes de personnes dans un jeu vidéo. Pour cela, ils ont modélisé la formation des groupes sociaux sur un exemple tiré de la physique, à savoir l’auto-organisation des particules avec spin.

Les sociologues se sont longtemps penchés sur la façon dont les groupes sociaux se forment et sur les mécanismes qui les sous-tendent depuis longtemps. L’envie d’éviter le stress, ainsi que l’homophilie – la tendance des gens à rejoindre des groupes avec d’autres qui partagent des caractéristiques, des traits ou des opinions similaires – ont été observées dans de nombreux contextes différents.

« Bien que plusieurs modèles aient été étudiés, on sait peu de choses sur la façon dont l’homophilie et l’évitement du stress affectent la formation des groupes humains, et en particulier leur distribution par taille, qu’il y ait de nombreux petits groupes ou peu de grands, par exemple », explique Jan Korbel du CSH et premier auteur de l’étude. En utilisant deux domaines contemporains de la physique, appelés auto-assemblage et verres de spin, les scientifiques jettent désormais un nouvel éclairage sur la formation des groupes sociaux.

Défis cognitifs des personnes en groupe

Une caractéristique déterminante des humains est qu’ils s’organisent (souvent à des fins spécifiques) en groupes. « La difficulté ici est que cela nécessite une coordination, ce qui nécessite de gros efforts », explique Stefan Thurner du CSH. « Lorsque les groupes grandissent et que des conflits internes surviennent, la coordination peut rapidement atteindre et dépasser les limites cognitives des humains. »

« Donc, il doit y avoir des mécanismes spécifiques qui permettent aux humains de s’organiser efficacement en groupes. Et ceux-ci devraient être explicables avec quelques caractéristiques comportementales humaines très générales, telles que l’homophilie et la tendance à éviter le stress au sein des groupes », poursuit Thurner.

Les gens se comportent comme des particules avec spin

Les groupes sociaux émergent généralement lorsque des personnes ayant des opinions similaires commencent à interagir les unes avec les autres. « Dans des études précédentes, nous avons étudié l’auto-assemblage de nanoparticules dans de petits systèmes thermodynamiques, où elles forment spontanément des structures d’ordre élevé sans aucune intervention extérieure. Ensuite, nous avons réalisé : c’est similaire à ce que font les gens », se souvient Korbel.

Les gens interagissent les uns avec les autres et des groupes émergent très similaires aux particules qui forment des colloïdes ou des polymères. Motivé par cela, le groupe de recherche a développé un modèle simple pour les humains homophiles qui est basé sur les mécanismes d’auto-organisation des particules avec spin.

Petite information, grand résultat

Ce modèle a pu prédire la distribution de la taille des groupes dans le jeu en ligne multijoueur Pardus. « Normalement, vous auriez besoin de connaître la structure du réseau et comment il est conçu », explique Korbel.

« Ici, nous avons seulement besoin de savoir combien d’amis un joueur a en moyenne. » Avec cette quantité relativement faible d’informations, les chercheurs ont pu prédire combien de groupes d’une certaine taille apparaîtraient.

Quantités clés dans les systèmes sociaux

« Bien sûr, les gens sont plus compliqués que les particules, mais certains types d’interactions entre eux sont similaires, en particulier le nombre de possibilités qu’un ensemble de personnes peut former des groupes. Ce nombre s’appelle l’entropie, et c’est notre point de départ pour les mathématiques. modélisation », dit Thurner.

Il y a eu des phases où les gens avaient tendance à former de grands groupes, mais d’autres où cela ne s’est pas produit parce que les opinions étaient trop différentes. « Devenir membre d’un grand groupe aurait été trop de stress social pour eux dans cette situation », déclare Korbel. Outre l’entropie, cette contrainte sociale est l’autre grandeur clé ici, une grandeur clé comparable à l’énergie en physique. Plus les personnes du groupe se ressemblent, moins elles peuvent subir de stress social.

Des aimants aux opinions

D’un point de vue physique, cela peut être comparé aux spins : alors que dans les aimants tous les spins pointent dans la même direction, dans les verres de spin, qui sont des alliages de métaux et de non-métaux, ils sont désordonnés. En raison de cette structure complexe, les spins sont en « stress », car ils doivent s’aligner avec plusieurs autres spins, et ils ne peuvent pas le faire en même temps. « Cela ressemble à un groupe avec des opinions différentes. Vous ne pouvez pas vous aligner sur chacun d’eux et vous êtes probablement frustré », a établi Korbel.

« Curieusement, des systèmes très différents peuvent avoir la même expression pour l’entropie. Dans notre cas, les individus sociaux semblent avoir une entropie similaire aux systèmes de formation de structure, tels que certains verres de spin », explique Thurner.

« Notre nouveau modèle peut aider à prédire les phénomènes de la sociologie en relation avec les réseaux sociaux et les médias de masse qui conduisent à la frustration et à la polarisation sociales », conclut Korbel. Il montre également le potentiel des approches de recherche interdisciplinaires, particulièrement appréciées au Complexity Science Hub.

« La vision est d’obtenir enfin des modèles plus quantitatifs qui soient testables sur des données réelles de la façon dont Homo sapiens s’organise en groupes, peut-être la chose que nous faisons le mieux en tant qu’espèce », ajoute Thurner.

La recherche est publiée dans Lettres d’examen physique.