planification participative et algorithmique pour des meilleures prises de décision

WUF10: Connecter Culture et Innovation

La simulation des comportements culturels des individus pourrait contribuer à envisager les phénomènes sociaux globaux de façon plus réaliste afin de permettre la conception de meilleurs outils de planification urbaine collaborative.

Comme cela a été énoncé dans le document de réflexion du dernier Forum Urbain Mondial (WUF10) tenu à Abou Dhabi en février 2020 et discuté dans de nombreux événements lors du forum, le principal moteur de l'urbanisation récente est la migration des individus, qui rend les villes de plus en plus diverses et hétérogènes. Les métropoles multiculturelles deviennent ainsi de plus en plus complexes en termes de gestion urbaine. Essayer de comprendre l'influence de la culture et de la diversité culturelle dans les villes et de l'analyser de manière globale fut l'un des défis abordé lors du WUF10 (avec plus ou moins de succès).

Les innovations de pointe en termes de simulation spatiale peuvent nous aider à comprendre plus précisément ces types de phénomènes excessivement complexes et imbriqués. L'approche de la modélisation à base d’agents (agent-based modelling), rendue possible par la programmation informatique, peut être utilisée pour simuler un comportement culturel.

Si ce type de modélisation ne vous dit rien, en voici une définition simple:

Il arrive que nous ne puissions appréhender parfaitement comment un système se comporte dans son ensemble, quelles sont les variables clés et les dépendances entre elles, mais nous pouvons avoir une connaissance de la façon dont chaque objet du système se comporte individuellement. Ainsi, nous pouvons commencer pour construire le modèle de manière ascendante (bottom-up) en qualifiant les objets (ou agents) et en définissant leur comportement typique.

Le comportement est l'une des composantes clés de la culture, même s'il n'est souvent pas considéré et étudié, car il est très difficile de le rationaliser, de le généraliser pour un groupe social et de prédire ses évolutions futures. Des tendances comportementales nettes peuvent pourtant se profiler et être exploitées. 

L'approche de modélisation à base d’agents, qui est de plus en plus adoptée dans les études environnementales et sociales, peut également bénéficier à l'urbanisme et à la planification territoriale dans la mesure où elle peut aider à comprendre les pratiques et comportements culturels. Deux types d'utilisation de cette approche sont envisageables : (1) l'agent au sein de son environnement et (2) l'interaction des agents.

(1) Il est possible de placer des agents dans un environnement qui a sa propre dynamique. Le comportement global du système émerge alors à partir des nombreux (dizaines, milliers, voire millions de) comportements individuels simultanés.

Prenons l'exemple de l'évaluation de l'impact de l’activité pastorale (soit du pâturage des zones de fourrage par le bétail) dans le contexte de la raréfaction des ressources naturelles, ce qui est exactement le cas de la région du Sahel en Afrique de l'Ouest. Le pastoralisme est une activité traditionnelle chez les populations nomades de cette région, mais les changements climatiques et les migrations humaines ajoutent de la pression sur la disponibilité des ressources naturelles, notamment de l’eau. L'intensité de l’activité pastorale, la variabilité des itinéraires des animaux ou corridors de transhumance, ainsi que la régénération du couvert végétal sont des phénomènes extrêmement complexes et imbriqués et il serait presque impossible de les caractériser de manière globale et précise pour une région entière.

Pourtant, dans l'approche de modélisation à base d’agents, la caractérisation des comportements individuels peut nous aider à saisir l’évolution de l'ensemble du système. Nous créons essentiellement deux populations d'agents:

  • Une population d’agents représentant les troupeaux de bétail (menés par les pasteurs), dont le comportement culturel peut être programmé comme suit: le pasteur part de son camp le matin >> le troupeau se met en marche et pâture >> après un certain temps, le pasteur fait boire son troupeau à certains points d'eau >> le troupeau pâture >> le troupeau s’abreuve >> le troupeau rentre au camp le soir ou s’établit ailleurs quand la nuit tombe. Bien sûr, ces comportements doivent être documentés sur la base d'enquêtes et d'entretiens réels et une certaine marge d’aléatoire doit être prévue pour rendre les comportements réalistes.
  • Une population d’agents représentant les ressources fourragères (végétation) en tant qu’espace discret (maille) avec une valeur variable dans chaque cellule de la maille correspondant au pourcentage de fourrage dans la zone: lorsque le fourrage est pâturé par le troupeau, la valeur de la végétation diminue, mais il se régénère avec le temps grâce aux précipitations saisonnières. Le surpâturage et la destruction du couvert végétal peuvent être représentés par une valeur négative de la cellule, correspondant à une érosion du sol (impact irréversible).

En utilisant ce type de simulation, nous serions en mesure d'évaluer de manière relativement réaliste l'impact du pastoralisme sur un certain environnement naturel local.

Par ailleurs, dans la perspective d'une planification spatiale axée sur la recherche de solutions, nous pourrions adjoindre à cette simulation la possibilité d'ajouter de nouveaux points d'eau pour l’abreuvage du bétail par exemple. Les décideurs et les experts pourraient ainsi interagir avec le modèle pour simuler l'impact futur de la construction d'un nouveau système d'abreuvement du bétail.

(2) Le second exemple d'application de la simulation comportementale à base d’agents à la planification urbaine durable est la possibilité de laisser les agents interagir les uns avec les autres dans un système, par exemple un réseau de transport (la modélisation à base d’agents est d’ailleurs de plus en plus utilisée dans l'analyse et la planification de la mobilité).

Ce type de simulation pourrait être utilisé, dans notre perspective de planification collaborative en temps réel, pour simuler à la volée l'impact de nos politiques de planification de la mobilité urbaine (fermeture de route, réduction de la vitesse, etc.) sur une population d'usagers.

L'exemple dans la vidéo utilise l'algorithme de routage de Jung, qui donne un « coût » à tous les itinéraires possibles que les agents peuvent emprunter: de la même manière que des automobilistes utilisant une application GPS, les agents de la simulation vont construire leur itinéraire d’un point A à un point B en évitant les routes avec vitesse limitée, les embouteillages créés par la présence trop importante d'autres agents, et bien sûr en n’empruntant pas les routes en sens interdit (même si certains agents peuvent ne pas respecter la règle… comme dans la vraie vie).

La conception de modèles de mobilité à base d’agents robustes et réalistes peut aider les urbanistes à prévoir et à atténuer l'impact futur de la demande croissante de logistique urbaine dans les tissus urbains anciens très denses, comme ceux du quartier Saint-Michel à Bordeaux (France) illustré dans la vidéo.

Le 12 février 2020

Photo 1: en Haut!; Photo 2: détoursdumonde