Projet QUANTUMTEST

En théorie de la décision, les modèles cognitifs classiques du jugement qui s’appuient sur les probabilités bayésiennes sont aujourd’hui dans l’incapacité de rendre compte de certains biais cognitifs, ou paradoxes, établis expérimentalement (e.g., effets d’ordre, erreurs de conjonction). Ces dernières années, des modèles dits « quantiques » ont connu un fort succès parmi les philosophes, économistes, physiciens et psychologues – autant de spécialités réunies dans notre équipe. Ces modèles proposent de rendre compte de nombreux paradoxes à partir de modèles probabilistes nouveaux, utilisant des mathématiques employées dans la théorie physique contemporaine de la mécanique quantique. Notre projet propose une critique constructive de certains de ces modèles quantiques : nous avons identifié plusieurs prédictions qui découlent du formalisme mathématique employé, et il apparaît qu’elles ne sont pas vérifiées dans certaines expériences. Pour tester de façon plus approfondie ces modèles, nous projetons de réaliser d’autres expérimentations au croisement de l’économie expérimentale et de la psychologie cognitive.


Laboratoires concernés :

  • GREDEG (UMR 7321 CNRS / Université Nice Sophia Antipolis)
  • LPT (UMR 5152 CNRS / Université Toulouse III)
  • BCL (UMR 7320 CNRS / Université Nice Sophia Antipolis)

Contexte scientifique

 En théorie de la décision, les modèles cognitifs classiques du jugement, qui s’appuient sur les probabilités bayésiennes, supposent que les agents ont à chaque instant des préférences déterminées qui guident leur comportement. Ces dernières années, des modèles originaux dits « quantiques » ont proposé de modéliser la cognition humaine à partir d’un nouveau paradigme, dans la mesure où ils utilisent des mathématiques employées dans la théorie physique contemporaine de la mécanique quantique. Ces nouveaux modèles ont, depuis une dizaine d’années, connu un fort intérêt de la part des philosophes, économistes, physiciens et psychologues, qui ont vu de nouvelles façons de formaliser mathématiquement les processus cognitifs. De tels modèles, mathématiquement complexes, parviennent aujourd’hui à rendre compte de nombreux paradoxes bien connus, notamment des effets d’ordre (e.g., les réponses à deux questions dépendent de l’ordre dans lequel elles sont posées à l’agent) ou des effets de conjonction (e.g., le fait que Linda soit féministe et employée de banque est par exemple jugé plus probable que le seul fait que Linda soit employée de banque). Ces modèles théoriques innovants et prometteurs se sont développés rapidement et dans de nombreux champs interdisciplinaires (théorie de la décision, théorie des jeux, biais cognitifs, modèles de prédiction des marchés financiers). Cette multitude d’articles sur le formalisme mathématique de la mécanique quantique appliqué aux sciences humaines a permis d’apporter une grande richesse dans la recherche et dans la création de nouveaux axes de réflexion et de modélisation.


Objectifs de la recherche

Notre projet se veut critique envers les modèles quantiques proposés dans la littérature. Ces modèles, on l’a dit,  parviennent à rendre compte avec succès de certains paradoxes cognitifs. Cependant, – et cela n’a pas été bien remarqué jusqu’à présent – outre les prédictions expérimentales sur les paradoxes pour lesquels ils ont été conçus, ces modèles font des prédictions expérimentales connexes sur d’autres quantités au sein de la même expérience ou dans des expériences proches. Autrement dit, il est possible de réaliser à partir de ces modèles de nouvelles prédictions (par le même principe qu’une droite que l’on parvient à faire passer par trois points alignés entraîne une prédiction sur la position d’autres points éventuels). C’est en effet le propre d’un modèle théorique que d’être plus général que les quelques points expérimentaux pour lesquels il a été initialement conçu. En l’occurrence, le travail déjà engagé en 2014 par Boyer-Kassem, Duchêne et Guerci, a  permis d’identifier plusieurs relations qui découlent du formalisme mathématique employé par la plupart des modèles quantiques, relations qui expriment des prédictions expérimentales nouvelles.

Ces nouvelles prédictions des modèles quantiques sont passées inaperçues jusqu’à présent, et elles n’ont jamais été testées en tant que telles. Les articles récents dans le domaine cherchent en effet à développer les modèles quantiques existant, et non pas particulièrement à tester les anciens. Dans ce contexte marqué par une prolifération des modèles quantiques, nous pensons qu’il est urgent de proposer une synthèse critique de l’ensemble de ces modèles.

Nos premières recherches montrent que les données disponibles sont en désaccord avec les nouvelles prédictions que nous avons pu tirer des modèles quantiques de la littérature. Pour affiner ces résultats, et tester encore plus en profondeur les modèles quantiques existants, nous projetons de réaliser plusieurs expérimentations, à la frontière de l’économie expérimentale et de la psychologie cognitive. Nous souhaitons par exemple expérimenter les contraintes mathématiques des modèles quantiques appliqués à l’erreur de conjonction. Pour ce faire, nous allons proposer une variante de l’expérience de Linda (conçue par Kahneman et Tversky, 1982) en posant deux questions sur les caractéristiques de Linda, dans un certain ordre pour le premier échantillon, puis dans l’ordre inverse dans le second échantillon. Ceci nous permettra d’observer si les réponses sont statistiquement différentes selon l’ordre des questions, et si certaines relations entre probabilités conditionnelles sont satisfaites, permettant ainsi de tester les prédictions nouvelles que nous avons identifiées. D’un point de vue théorique, nous chercherons à généraliser les relations que nous avons déjà établies pour qu’elles s’appliquent à davantage de modèles quantiques.

Les résultats attendus sont notamment une critique – constructive – d’une partie importante des modèles quantiques de la cognition. Il s’agit de parvenir à sélectionner, parmi les modèles quantiques du jugement qui semblent a priori très prometteurs et apparaissent pour beaucoup comme la réponse aux insuffisances des modèles classiques, les modèles empiriquement adéquats sur une large gamme de données expérimentales.


Multidisciplinarité des cadres théoriques

 Les modèles quantiques du jugement sont à la frontière de plusieurs disciplines :

  • de l’économie et de la philosophie, pour la théorie du choix rationnel
  • de la psychologie et des sciences cognitives, pour les modèles de préférences employés et pour les biais cognitifs
  • de la physique, pour les mathématiques employées qui sont celles de la mécanique quantique

Cette multidisciplinarité se traduit d’ailleurs dans les articles publiés sur le sujet : les auteurs appartiennent tout aussi bien à des départements d’économie, de philosophie, de psychologie, de physique que de mathématiques. Les journaux dans lesquels ils sont publiés sont indexés dans toutes ces disciplines.

La composition de notre équipe (cf. infra) reflète la pluralité des compétences nécessaire à ce projet.


Méthodologie

  • analyse de la littérature concernant les modèles quantiques du jugement, sélection des modèles sur lesquels nos relations théoriques peuvent porter
  • extension théorique, généralisation de ces relations
  • test empirique de ces relations en s’appuyant sur les données expérimentales disponibles dans la littérature, lorsqu’elles sont disponibles
  • lorsque ces données ne sont pas disponibles, réalisation d’expérimentations mêlant des aspects d’économie et de psychologie

Qualification des différents acteurs de l’équipe

La nature multidisciplinaire des problèmes abordés requiert d’associer des compétences de chercheurs de plusieurs domaines.

  • Eric GUERCI est le porteur du projet. Il est Maître de Conférences en économie à l’Université de Nice Sophia Antipolis et membre du GREDEG. Il a une double formation en physique (master 2) et en économie. Il mène depuis des années des recherches en économie expérimentale et comportementale et en modélisation multi-agents.
  • Thomas BOYER-KASSEM est post-doctorant en philosophie (Archives Poincaré, à Nancy), spécialiste de la philosophie de la mécanique quantique et de la théorie de la décision. Il a une double formation en physique (normalien agrégé) et en philosophie (doctorat). Il a l’habitude du travail multidisciplinaire en équipe (ancien post-doctorant de la MSH Lorraine).
  • Sébastien DUCHÊNE est doctorant en sciences économiques et chargé d’enseignement (GREDEG, Université de Nice Sophia Antipolis). Il est diplômé de l’École Supérieure de Commerce de Toulouse et de l’Institut d’Études Politiques de Paris. L’un des axes de recherche de son doctorat consiste à étudier les modèles quantiques de la cognition et à proposer une critique constructive de ces modèles.
  • Pierre GARROUSTE était professeur d’économie à l’Université Nice Sophia Antipolis et chercheur au GREDEG (UMR 7321). Il menait des recherches en Économie expérimentale et comportementale. Il était responsable du Laboratoire d’Économie Expérimentale de Nice.
  • Gabriel LEMARIÉ est chargé de recherche (CR2) au CNRS, dans le Laboratoire de Physique Théorique (LPT, UMR 5152) de l’Université Paul Sabatier à Toulouse. Ses recherches portent sur les effets du désordre et du chaos dans les systèmes quantiques de matière condensée et d’atomes froids. Son laboratoire porte un grand intérêt à la recherche interdisciplinaire, par exemple en biophysique (N. Destainville), théorie des jeux (C. Sire) ou sur les réseaux complexes (D. Shepelyansky).
  • Fabien MATHY est professeur en psychologie cognitive au laboratoire BCL (UMR 7320) de l’Université Nice Sophia Antipolis et responsable de l’Axe 1 Cognition et Coopération de la MSHS-Sud-Est. Ses axes de recherche concernent les capacités de la mémoire, le raisonnement par catégorisation, l’apprentissage inductif de règles booléennes. Son expertise est attendue pour concevoir des expérimentations saines et participer à la rédaction d’articles.

Contexte institutionnel de la soumission

Ce projet multidisciplinaire s’inscrit dans la continuité de travaux commencés début 2014 par 3 membres du projet : S. DUCHÊNE, doctorant, E. GUERCI, son directeur de thèse MCF, et T. BOYER-KASSEM, post-doctorant dans un autre laboratoire. Ces travaux initiaux, identifiés comme prometteurs, se sont vus attribuer au printemps 2014 une dotation par l’Université Nice Sophia Antipolis, pour la réalisation d’une expérience d’économie.


Budget

Le budget du projet doit permettre :

  • la réalisation d’une nouvelle expérience d’économie/psychologie
  • l’organisation d’un colloque à la MSHS Sud-Est, avec invités étrangers
  • des missions pour présenter nos résultats dans deux colloques internationaux

Références pertinentes des membres du projet


Bibliographie de travail succincte

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