Le jeu de la vie et des épidémies - Lycée français Jean Giono (Turin)

Titre du sujet
Le jeu de la vie et des épidémies
Établissement
Lycée français Jean Giono (Turin)
Année
2020-2021
Résumé
Le jeu de la vie, inventé en 1970 par John Conway, n’est pas vraiment un jeu. Ce terme est cependant moins rébarbatif que celui d’automate cellulaire, qui est pourtant plus exact. Il trouve ses origines dans des travaux conduits par John von Neumann dans les années 1940. Nous garderons la métaphore du jeu pour en parler, même si certains trouveront le terme mal adapté quand il s’agit de maladies potentiellement mortelles. L’essentiel est d’aider la compréhension…

Les règles du jeu de la vie
Pour jouer, prenez un damier et des pions. Les cases sont considérées comme des cellules ; elles peuvent être mortes ou vivantes. On utilise les pions pour matérialiser les cellules vivantes. Au début du jeu, on place des pions sur n’importe quelle case. On joue ensuite par étapes :
• une cellule morte entourée de trois cellules vivantes ressuscite, sinon elle reste morte,
• une cellule vivante reste en vie si elle a deux ou trois voisines vivantes, sinon elle meurt.
Bien que l’évolution du jeu soit complètement déterminée par la disposition initiale des cellules, on n’en assiste pas moins à quelques situations qui peuvent paraître surprenantes.

Le jeu des épidémies
Ce jeu est loin d’être un simple amusement : il s’agit d’un exemple de ce que l’on nomme « automate cellulaire », particulièrement utile pour modéliser les processus d’expansion des épidémies comme des épizooties. En préalable à ce type d’application, il est nécessaire d’étendre le damier à l’infini. Au départ, toutes les cellules sont saines. On place une cellule infectée puis on « joue » avec la règle probabiliste suivante :
• les cellules voisines de la celle infectée sont infectées au coup suivant avec la probabilité p,
• la cellule meurt ou est immunisée le coup suivant.
La question qui intéresse autant les épidémiologistes que le grand public est donc : « Pour quelles valeurs de p, la maladie se propage-t-elle au monde entier ? ».
Sujet complet