ENSAE Paris - École d'ingénieurs pour l'économie, la data science, la finance et l'actuariat

Physique appliquée aux sciences sociales

Objectif

(mise à jour décembre 2022)

Ce cours présente l'approche adoptée par les physiciens pour analyser et modéliser les systèmes socio-économiques. Par l'étude de modèles particuliers nous explorerons des situations en contexte social ou économique dans lesquels les choix ou comportements individuels dépendent de ceux des autres, conduisant à des comportements au niveau collectif pas nécessairement souhaités par les individus.

Plutôt que de s'en tenir à un formalisme mathématique rigoureux, nous chercherons à favoriser l'esprit critique et à développer une intuition sur la "mécanique" de ces systèmes complexes, les ordres de grandeur, et certains problèmes ouverts. Les concepts et outils empruntés à la physique statistique seront introduits et expliqués lorsque cela sera nécessaire.

Ce cours adopte un point de vue transdisciplinaire. Nous verrons que l'approche du physicien est en fait partagée par certains chercheurs en sciences économiques et sociales. Nous rendrons également explicites des relations entre les concepts et les modèles introduits historiquement dans différentes disciplines, en général pour différentes raisons.

A l’issue de ce cours, les étudiants devraient être capables de:

— Répondre à des questions de cours (sans notes de cours…).

— Analyser des résultats empiriques sur les systèmes économiques et sociaux .

— Mener un raisonnement logique pour répondre à des problèmes de modélisation simples.

— Mener à bien des calculs simples ou des simulations informatiques ("modèles à base d'agents") similaires à ceux présentés en cours/TD.

Les supports de cours seront généralement en anglais.

Plan

Physique statistique appliquée aux sciences économiques et sociales

Introduction générale : objet et esprit du cours.

I Phénomènes collectifs

  • Phénomènes collectifs et Physique statistique.
  • Lois de puissance, invariance d’échelle et universalité
  • Théorie des jeux, rationalité, agent représentatif et notions d’équilibre 
  • Hétérogénéités, interactions et systèmes vitreux
  • Méthodologie : "diagrames de phase", bifurcations, modèles à base d'agents ; qu'est-ce qu'un modèle ?

II Modèles de prise de décision en rationalité limitée

III Mimétisme, dynamiques de renversement d'opinions ou de comportements

  • Choix discrets sous influence sociale
  • Herdingtrending, bulles et krachs
  • "Sagesse des foules" ?
  • Apprendre de l'expérience passée

IV Ségrégation socio-spatiale : modèles de Schelling et Sakoda

V Marchés de bien périssables : les marchés de gros de poissons

  • Marchés de Marseille, Boulogne-sur-Mer, Ancona (Italie)
  • Marchés aux enchères (criées), marchés de gré à gré

VI Marchés financiers

  • Statistiques et faits stylisés
  • Analyse dimensionelle en finance
  • Modèles de réaction-diffusion et dynamique du carnet d’ordre
  • Dynamique de Langevin et dynamique des prix

 

Mode d'évaluation:

La note finale du cours sera la moyenne de la note de contrôle continu (40%) et de l'examen final (60%).

La note de contrôle continue est la moyenne de la note de présence et de la note de participation aux TD, laissée à la l'appreciation du chargé de TD.

Oral final sur la base d'un travail mené durant le trimestre. Les étudiants travaileront en trinômes. Pour chaque trinôme (à composer au 1er TD), choix d'un article à faire en janvier dans une liste qui sera proposée sur ce site. Réalisation de simulations reproduisant des résultats de l'article ou explorant une variante. Oral consistant à présenter, brièvement, l'article et les simulations des étudiants. Les étudiants sont encouragés à interagir au cours du trimestre avec les chargés de TDs s'ils rencontrent des difficultés avec l'article ou avec leurs simulations. En présence de tous les élèves du groupe de TDs, présentation de 20mn par chaque trinôme, suivie de 8mn de questions. Ces oraux occuperont les  2 dernières séances de TDs (pour 6 trinômes de 3 =18 élèves d'un groupe de TDs). La présence de toutes et tous à ces séances est obligatoire comme pour les autres séances (et compte donc dans la note de contrôle continu). Slides et code des simulations à rendre.

 

 

Références

Le contenu de ce cours est largement inspiré par le livre sur l'économie complexe de l'économiste Alan Kriman, de l'article de synthèse sur les crises et les phénomènes collectifs socio-économiques du physicien Jean-Philippe Bouchaud, et par les travaux précurseurs sur les phénomènes collectifs réalisés dans les années 70 par le chercheur en sciences sociales Thomas C. Schelling :

- Bouchaud, Jean-Philippe. Crises and collective socio-economic phenomena: simple models and challenges. Journal of Statistical Physics151(3-4), 567-606, 2013.

- Kirman, Alan. Complex economics: individual and collective rationality. Routledge, 2010.

- Schelling, Thomas C. Micromotives and Macrobehavior, Norton & Cy, 1978. Version française (traduction par A. Rivière) : T. C. Schelling. La tyrannie des petites décisions, PUF, 1980.

Une bibliographie spécifique sera fournie pour chaque séance, dans la mesure du possible avec des articles en accès libres sur internet.