Un groupe de chercheurs israéliens a recruté 16 violonistes pour étudier le comportement d'un réseau humain et découvrir ce qui le distingue des autres réseaux, comme les animaux, des ordinateurs, et autres objets. Les résultats allient science et esthétique, et évoquent également des réflexions sur la propagation du coronavirus.

Synchronisation, dans lequel un système complexe fonctionne comme un seul corps, est un phénomène important qui se déroule dans une vaste gamme d'échelles, des particules subatomiques aux galaxies. En biologie, poisson, des oiseaux, et même les cellules se synchronisent pour survivre. La synchronisation de groupe est essentielle aux êtres humains, et essentiel à notre santé physique et mentale. Des exemples de synchronisation peuvent être observés chez les conducteurs sur la route ou dans une foule de personnes frappant des mains ensemble. Aujourd'hui, pour qu'un groupe de personnes prenne une décision, ils n'ont pas à se rencontrer. Plutôt, il existe un réseau complexe de connexions qui leur permet de prendre des décisions. Le phénomène de synchronisation entre humains dans un réseau complexe est nécessaire pour comprendre la prise de décision, comprendre la propagation des fausses nouvelles, science politique, économie, et la propagation des maladies, pourtant il n'a pas été étudié à ce jour.

Contribuer aux connaissances existantes sur la synchronisation humaine, et de l'étudier pour la première fois de manière mesurable et précise, Dr. Moti Fridman de la Faculté d'ingénierie Kofkin de l'Université Bar-Ilan, Prof. Nir Davidson de l'Institut Weizmann, et Elad Shniderman de l'Université Stony Brook à New York, créé un ensemble musical qui agit comme un réseau. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue Communication Nature .

L'ensemble était composé de 16 violonistes portant des écouteurs. Chacun des violonistes a joué à plusieurs reprises une courte phrase musicale identique, et entendu sa propre performance, avec la performance de deux ou plusieurs violonistes, via les écouteurs. Les informations visuelles ont également été neutralisées en séparant les musiciens par des partitions. Tout ce qu'on leur a demandé de faire était de se synchroniser les uns avec les autres, ou en d'autres termes, de jouer avec ce qu'ils ont entendu dans les écouteurs.

Le dispositif expérimental créé par les chercheurs leur a permis de contrôler la connectivité du réseau, tels que le nombre de membres de l'ensemble auxquels chaque musicien était connecté et l'intensité avec laquelle chaque musicien a entendu les autres musiciens. Ce que les musiciens entendaient dans les écouteurs, c'était un ou deux violonistes ou plus jouant avec eux en temps réel alors qu'un retard croissant était imposé au système. "Ici, nous avons un phénomène différent d'une pièce musicale ordinaire. Il n'y a pas d'horloge globale, mais de nombreuses personnes au sein d'un certain réseau de communication répondent indépendamment. En réalité, c'est un objet esthétique qui révèle personnellement le comportement des personnes d'un groupe, ou en ensemble, " dit Fridman.

"En introduisant un délai entre les violonistes couplés pour que chaque violoniste entende ce que ses voisins ont joué il y a quelques secondes, nous empêchons le réseau d'atteindre un état synchronisé, " dit Fridman. C'est ce qu'on appelle une situation frustrée et est bien étudiée dans différents types de réseaux. Selon les modèles actuels de la théorie des réseaux, dans un état frustré, chaque nœud essaiera de faire un compromis entre toutes ses entrées.

"Les humains se comportent différemment, " explique le Dr Fridman. " Dans un état de frustration, ils ne cherchent pas un " milieu ", mais ignorez l'une des entrées. Il s'agit d'un phénomène critique qui modifie la dynamique du réseau. Il n'a pas été traité à ce jour car les mesures n'étaient pas nettes et ne pouvaient pas être affichées."

Les recherches menées par le Dr Fridman et ses collègues, qui a en fait commencé comme un projet scientifique et artistique pour le Fetter Museum of Nanoscience &Art de l'Université Bar-Ilan, propose deux innovations :la première est méthodologique, une plate-forme qui mesure la dynamique des réseaux humains avec précision et propreté. La seconde est la preuve qu'un réseau humain a deux caractéristiques uniques :la flexibilité de changer de rythme, et la possibilité de filtrer, et même ignorer, intrants qui créent de la frustration. Ces capacités modifient fondamentalement la dynamique des réseaux humains par rapport aux autres réseaux et nécessitent l'utilisation d'un nouveau modèle pour prédire le comportement humain.

"Si vous prenez des humains et que vous étudiez comment ils applaudissent ensemble, vous n'avez aucun contrôle sur qui entend quoi. En travaillant sur ce projet, nous avons découvert que les réseaux humains se comportent différemment de tout autre réseau que nous ayons jamais mesuré. Les réseaux humains sont capables de changer leur structure interne afin d'atteindre une meilleure solution que ce qui est possible dans les modèles existants. Ce concept est au cœur de notre découverte scientifique et esthétique, " dit Fridman.

La recherche a conduit à un nouveau modèle de simulation de réseaux humains, ce qui est important pour plusieurs applications. La dynamique des réseaux humains est essentielle pour comprendre la prise de décision en groupe qui est un vaste sujet lié à l'économie, politique, sciences humaines, et plus. L'expérience étant la première à mesurer la dynamique de réseaux complexes, cela peut être bénéfique pour comprendre comment et quand un groupe de personnes dans un réseau social, qui est exposé à de fausses informations, arrive à des conclusions erronées. Cela peut empêcher ce que l'on appelle les « fausses nouvelles » de se propager sans contrôle. En outre, la recherche est liée au contrôle des épidémies et à la compréhension du nombre de connexions que nous pouvons préserver tout en empêchant une épidémie de se propager.

Les résultats sont également liés à tout réseau où chaque nœud du réseau a une capacité de prise de décision, comme les voitures autonomes, ou introduire l'IA dans notre monde hautement connecté. Ce modèle peut prédire avec une grande précision la dynamique de tels systèmes, au-delà de ce qui était possible avant.