Une Approche Paradigmatique De La Conception Architecturale Des Systèmes Artificiels Complexes
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Une approche paradigmatique de la conception architecturale des systèmes artificiels complexes Thèse de doctorat de l’Université Paris-Saclay préparée à l’École Polytechnique NNT : 2018SACLX083 École doctorale n◦580 Sciences et technologies de l’information et de la communication (STIC) Spécialité de doctorat : Informatique Thèse présentée à Palaiseau, le 19 novembre 2018, par Mr. Jean-Luc Wippler Composition du Jury : Mr. Vincent Chapurlat Professeur, IMT Mines Alès Président Mme. Claude Baron Professeur des universités, INSA Toulouse Rapporteur Mr. Eric Bonjour Professeur des universités, Université de Lorraine, ENSGSI Rapporteur Mme. Marija Jankovic Professeur associé, CentraleSupélec Examinateur Mr. Olivier de Weck Professeur, Massachusetts Institute of Technology Examinateur Mr. Eric Goubault Professeur, École Polytechnique Examinateur Mr. Dominique Luzeaux IGR, École Polytechnique Directeur de thèse Une approche paradigmatique de la conception architecturale des systèmes artificiels complexes Jean-Luc Wippler c Copyright Jean-Luc Wippler – 2018 Certaines images utilisées dans ce manuscrit sont protégées par une licence c (Creative Commons). Plus particulièrement : b Gan Khoon Lay. b Lluisa Iborra. b Alice Noir et Yasser Magahed. ii À Élisa, mon amour de toujours. À Alfredo, il mio nonno, et à Luciano, mon parrain. «Perché l’architettura è tra tutte le arti quella che più arditamente cerca di riprodurre nel suo ritmo l’ordine dell’universo, che gli antichi chiamavano kosmos, e cioè ornato; in quanto è come un grande animale su cui rifulge la perfezione e la proporzione di tutte le sue membra. E sia lodate il Creatore Nostro che, come dice Agostino, ha stabilito tutte le cose in numero, peso e misura.» « Car l’architecture est, d’entre tous les arts, celui qui cherche avec le plus de hardiesse à reproduire dans son rythme l’ordre de l’univers, que les anciens appelaient kosmos, à savoir orné, dans la mesure où elle est comme un grand animal sur lequel resplendit la perfection et la proportion de tous ses membres. Et soit loué Notre Créateur qui, comme disent les Écritures, a établi toutes les choses en nombre, poids et mesure. » (traduit de l’italien par Jean-Noël Schifano) Umberto Eco, le Nom de la Rose v Remerciements D’aucun disent qu’il s’agit de la partie la plus lue d’un manuscrit de thèse, et recommandent d’habi- lement peaufiner cette indispensable prose. Alors allons-y pour quelques flagorneries, flatteuses mais non obséquieuses, de circonstances. Merci à Dominique, mon directeur de thèse qui est parvenu à me supporter pendant cette aventure. Je ne vais pas énumérer la liste interminable de ses savoirs et savoir-faire qui ont contribué à mes travaux. Dans la multitude de ses facilités, je ne citerais que sa capacité à maîtriser les langues étrangères, allant du simple allemand ou anglais, jusqu’au latin ou à l’égyptien hiéroglyphique (sic !) en passant par l’occitan ou le suédois. Alors je lui lance le défi de reconnaître les soixante différentes langues dans lesquelles je lui dis : merci ! Grazie, diolch, euqarist¸, dankon, mercé, mauruuru, dziękuję, takk, dhanyabad, благодарам, rahmat ou Рахмат, kia ora, köszönöm, hvala ou хвала, 謝謝, tangio tumas, waad mahadsantahay, trugarez (ou trugéré ou trugaré), go raibh maith agat, tapadh leat, spas, tashakor, motashakkeram, fofo, gràcies, gratias ago, бузныг, a dank, tualumba, terima kasih, takk fyri, chnorakaloutioun, faleminderit, natôtela, mèsi, kiitos, matôndo, marahaba, welalin, Баярлалаа, teşekkür ederim, giitu, faafetai lava, a˘ciu,¯ murakoze, gha-ana, gadda gey, bedankt, paldies, niżżik hajr,¯ спасибо, dákujem, d˘ekuji, Баркал, sulpaáy, mulţumesc, jërëjëf, wado, akiba, danke Merci à Vincent, car il est coupable. Coupable de m’avoir convaincu, au fil de nos discussions et de nos échanges, de me lancer dans cette aventure malgré mon âge quelque peu avancé. Merci à Thierry. Les longues discussions lors de nos libations houblonesques n’ont pas réussi à épuiser le paradigme FCF d’E. Crawley dont il sera question dans ce manuscrit. Merci à Saint Jérôme dont une magnifique gravure siège au-dessus du bureau sur lequel j’ai passé le plus clair du temps consacré à la rédaction de ce manuscrit. Je veux croire qu’un des premiers docteurs de l’histoire m’aura inspiré. Merci à Guillaume de m’avoir éclairé et suggéré de me tourner vers saint Augustin, alors que j’étais embarrassé et confus quant à la notion de temps si primordiale en architecture. Merci à Claude, Daniel et Nabil de m’avoir fait confiance en me confiant quelques vacations dans des cycles ingénieurs où il était question de. conception architecturale. Et surtout merci à Élisa d’avoir cru en moi et de m’avoir soutenu tout au long de cette aventure. Et puis, merci à : AC/DC, Bryan Adams, Adele, Bernard Allison, Art of Noise, B 52’s, Bach, The Bangles, The Beach Boys, Beethoven, Georges Benson, Michel Berger, Birdy, The Black Keys, The Blues Brothers, Boccherini, Michael Bolton, Joe Bonamassa, Brahms, Loonie Brooks, J.J. Cale, John Campbell, Owen Campbell, Jean-Patrick Capdevielle, Chicago, Chopin, Poppa Chubby, Eric Clapton, Gary Clark, Jr., The Clash, Joe Cocker, Coldplay, Lloyd Cole and the Commotions, Paolo Conte, Ry Cooder, Beverley Craven, The Cranberries (RIP Dolores O’Riordan), Creedence Clearwater Revival, Christopher Cross, The Crystal Method, Dead can dance, Depeche Mode, Bill Deraime, Dire Straits, The Doors, Doves, Dvořák, Bob Dylan, Eagles, Enya, Evanescence, Donald Fagen, Dr. Feelgood, Fleetwood Mac, Dan Fogelberg, John Fogerty, Robben Ford, Michael Franks, Franz Ferdinand, Peter Gabriel, Serge Gainsbourg, Gilberto Gil, Grieg, Buddy Guy, Haendel, Johnny Hallyday, Haydn, Heart, Jimmi Hendrix, John Lee Hooker, Billy Idol, Indochine, The Inmates, Chris Isaak, Jamiroquai, Jarabe de Palo, Al Jarreau, Jason and the Scor- chers, Michael Johnson, Rickie Lee Jones, BB King, The Kinsey Report, Kraftwerk, Bill LaBounty, Jonny Lang, Bernard Lavilliers, Led Zeppelin, Level 42, Liszt, M, Michael Mc Donald, Loonie Mack, Malher, Mano Negra, Marilyn Manson, Bob Marley, Maurane, John Cougar Mellencamp, Metallica, Mike + The Mechanics, Mr. Mister, Eddy Mitchell, Gary Moore, Alannah Myles, Les Negresses Vertes, Nickelback, Stevie Nicks, Nightwish, Nirvana, No Doubt, Pachelbel, The Alan Parsons project, Laura Pausini, Per- golese, Paul Personne, Lucky Peterson, Pink Floyd, Police, The Pretty Reckless, Prokofiev, Quaterflash, vii Queen, Rachmaninov, Rage against the machine, Rainbirds, Rammstein, Chris Rea, Red Hot Chili Peppers, Rita Mitsouko, Rolling Stones, Rossini, David Sanborn, Emeli Sande, Véronique Sansom, Joe Satriani, Scalarti, Schubert, Schumman, Beverly Jo Scott, The Silencers, Simple Minds, Steely Dan, Sting, Selah Sue, Big Ed Sullivan, Supertramp, Hound Dog Taylor, Koko Taylor, Téléphone, Texas, Georges Thorogood and the Destroyers, Rob Tognoni, Toto, TriggerFinger, KT Tunstall, Stevie Ray Vaughan and the Double Trouble, Verdi, Vivaldi, VRP, Wanton Bishops, Muddy Waters, Tonny Joe White, David Wilcox, Bruce Willis, Johnny Winter, Steve Winwood, Stevie Wonder, Neil Young, Zucchero Sugar Fornaciari, et ZZTop pour m’avoir musicalement accompagné durant la rédaction de mon manuscrit. viii Table des matières Remerciements vii Table des définitions xiii 1 Prolégomènes 1 1.1 Système . .2 1.2 Architecture . .4 1.2.1 Première approche . .4 1.2.2 Recherche plus étendue . .6 1.2.3 Étude synonymique . .7 1.3 Conception . 14 1.3.1 Où la situer ? . 14 1.3.2 Des définitions et des modèles . 18 1.3.3 Synthèse . 42 2 Faire émerger la conception architecturale 45 2.1 Le contexte initial : l’ingénierie système . 46 2.1.1 Historique . 46 2.1.2 Tentatives de définition . 50 2.1.3 Particularités . 53 2.2 Ingénierie et Architecture . 55 2.2.1 Système et Architecture . 55 2.2.2 Faire de l’ingénierie et architecturer . 56 2.3 Distinguer l’architecture . 59 2.3.1 Décisions architecturales . 59 2.3.2 Les modes de raisonnement de l’architecte . 62 2.3.3 Complexité et nécessité de l’architecture . 65 2.4 Viser un paradigme de la conception architecturale . 70 2.4.1 Des défis . 70 2.4.2 Des bénéfices . 72 2.4.3 Une démarche . 73 3 Construire un paradigme de la conception architecturale 75 3.1 Le paradigme FCF d’E. Crawley . 76 3.1.1 La fonction . 76 3.1.2 Le concept . 81 3.1.3 La forme . 83 3.1.4 Critique du FCF d’E. Crawley . 84 3.2 Le cadre FBS de J. Gero et ses extensions . 85 ix 3.2.1 Le FBS . 85 3.2.2 Le FBS situé . 87 3.2.3 Critique du FBS de J. Gero et ses extensions . 93 3.3 Première bissociation : FCF ⊕ FBS.............................. 97 3.3.1 Paradigme simplifié . 97 3.3.2 Paradigme augmenté . 102 3.4 Le paradigme (analytico)systémique de D. Claeys . 107 3.5 Deuxième bissociation : GC 3FB2⊕ Paradigme (analytico)systémique de D. Claeys . 117 3.5.1 Tempus rerum imperator ............................... 118 3.5.2 Les différents espaces . 119 3.5.3 L’architecte : observateur et acteur . 120 3.5.4 Processus et opérations . 120 3.6 Synthèse . 122 4 Définir une démarche de la conception architecturale 127 4.1 Fondements . 128 4.1.1 Nature et fonction des éléments . 128 4.1.2 Espaces . 129 4.1.3 Modèles . 132 4.1.4 Modèles et espaces . 134 4.1.5 Modèles et temps . 137 4.1.6 Modèles et qualité . 138 4.1.7 Modèles et organisation . 141 4.1.8 Processus et opérations . 144 4.1.9 Processus et modèles . 145 4.2 Démarche de conception architecturale . 146 4.2.1 Conceptualisation . 146 4.2.2 Archétype de la conception architecturale . 147 4.2.3 Niveau général . 150 4.2.4 Retour sur la respiration . 156 4.2.5 Niveau particulier . 161 4.3 Synthèse . 172 5 Appliquer : Safe City 175 5.1 Vers une ville plus sûre .................................... 176 5.1.1 Le défi d’une ville plus sûre .............................. 176 5.1.2 Aborder la conception architecturale d’une ville plus sûre .............