Méta-modèle du système socio-écologique | Documentation plateforme Maelia

La modélisation intégrée d’un système social-écologique (SSE) implique des scientifiques de différentes disciplines habituellement tenues séparées. Pour cette raison, il est besoin d’un cadre conceptuel partagé qui garantit que chaque partie comprend le modèle, y inclut ses propres connaissances et contribue à ce processus en confiance.

A cette fin, MAELIA s’appuie sur un méta-modèle de SSE, basé sur les concepts d’entités (acteurs et ressources) et de processus. Une fois que les acteurs de la modélisation s’entendent sur la structure du système (les entités et leurs relations), ils peuvent décrire les processus qui leur importent. Les processus interagiront via les entités dont ils dépendent et qu’ils impactent.

Un méta-modèle entité/processus pour la modélisation des SSE

Le Méta-Modèle est représenté sous forme d’un diagramme de classe UML. Il utilise des termes liés au système, sur les sens desquels les scientifiques de différentes disciplines peuvent s’accorder [page Terminologie]. En conformité avec le Méta-Modèle (dont il est une instance), le modèle d’un SSE est représenté par trois types de diagrammes: le diagramme Acteur-Ressource (DAR) représente la structure du modèle; le diagramme d’interactions représente la dynamique du système; la dynamique propre et les actions de chaque processus sont décrites par un diagramme de processus.

Structure du système: entités et relations

Les ressources et les acteurs du modèle et leurs relations sont représentés par un diagramme Acteurs-Ressources (DAR). Pour en faciliter la lecture, le DAR peut être partagé en plusieurs sous-diagrammes.

Les entités sont les éléments constitutifs d’un système. Une entité est caractérisée par despropriétés dont les valeurs définissent l’état de l’entité, et par des opérations qui traitent les propriétés. Les entités sont de trois sortes: acteur, ressource matérielle, ressource cognitive.

Les acteurs sont des entités physiques qui jouent un rôle actif dans le SSE: des individus (le préfet, etc.), des collectifs ou des populations homogènes d’êtres humains. La rationalité d’un acteur [page: Rationalité des Acteurs] décrit la manière dont il conduit et orchestre ses activités. Les acteurs externes apparaissent seulement à des fins d’illustration.

Les ressources matérielles sont des objets observables du monde physique, situés dans l’espace et dans le temps (champs, récolte, barrage, etc.).

Les ressources cognitives sont des connaissances procédurales ou factuelles, des croyances ou des attentes mobilisées par les acteurs pour prendre des décisions (prévisions météorologiques, etc.).

Une relation associe des entités.

Dynamique du système: processus et activités

Les processus et les activités, avec les entités qu’ils impactent ou manipulent, sont représentés par un diagramme d’interaction qui utilise des notions spécifiques. Pour en assurer la lisibilité, un diagramme d’interaction peut être séparé en plusieurs sous-diagrammes.

Les processus impactent les entités en changeant leurs états (accès en écriture), éventuellement en se basant sur les états d’autres entités (accès en lecture). Un processus peut être interne ou externe selon s’il est modélisé comme une partie explicite du système ou si seule son influence sur le système est prise en compte. Les processus sont de trois sortes: les processus écologiques, les processus socio-économiques, les activités.

Un processus écologique induit l’évolution des états des ressources matérielles suivant des lois biophysiques (ruissellement, croissance des cultures, etc.).

Un processus socio-économique est réalisé par des acteurs mais seuls les effets de sa dynamique globale est décrit, et non pas comment les acteurs singuliers contribuent à son exécution (extension urbaine, évolution du marché des produits, etc.).

Une activité est un processus réalisé par un acteur avec l’intention d’atteindre un objectif (irriguer, exploiter une parcelle, etc.).

Diagramme de processus

Une action est une opération élémentaire d’un processus qui manipule une ou plusieurs entités. La dynamique d’un processus décrit les relations causales et temporelles entre les occurrences d’actions au cours de l’exécution du processus. La dynamique des processus externes n’est pas décrite, seuls ses impacts sur les entités dites d’interface sont pris en compte.

Un diagramme de processus est représenté suivant le formalisme le plus adapté à la formalisation de la dynamique. Les équations, les pseudo-codes d’algorithmes, de diagrammes d’activité UML, les Machines à Etats Finis ou les réseaux de Pétri, peuvent être utilisés.

Interne / Externe au système

Gestion des processus internes / externes et de leurs effets sur le entités du modèle.

Un SSE n’est pas un système clos et il subit l’influence de processus qui sont hors de son contrôle. Ces influences sont « prises en charges » par les entités d’interfaces qui sont impactées par les processus externes. Le cours d’un processus externe ne dépend pas de l’état du système.

Des conventions graphiques sont propsées pour la représentation des diagrammes d’interaction (voir mes références pour les détails).

References

Sibertin-Blanc Ch., Therond O., Monteil C. & P. Mazzega (2011) Formal modeling of social-ecological systems. Proc. of the 7th European Social Simulation Association Conference, 19-23 september, Montpellier.