L'intelligence en essaim inspire la robotique

L’intelligence en essaims - swarm intelligence en anglais - regroupe, en biologie, les études qui s’intéressent aux efforts d’intelligence collective coordonnée parmi les insectes qui vivent selon des constitutions sociales élaborées. Ces communautés d'insectes, malgré la présence d'un système hiérarchique dans leur constitution, peuvent s’organiser parfaitement sans celle-ci et construire des structures complexes sans superviseur, selon un système décentralisé et dans un fonctionnement collectif. En effet, chaque entité communique grâce à des systèmes de messagerie qui peuvent être hormonaux ou lumineux en modifiant son environnement : c'est la stigmergie. Ces signaux permettent d'indiquer au reste du groupe le chemin à prendre ou les éléments sollicités. En robotique, vouloir imiter ces systèmes en élaborant une multitude de petits robots est souvent plus avantageux et plus efficace que de concevoir une seule machine complexe : la défaillance d’un seul maillon ne met pas en péril la situation car chaque pièce est autonome et leur entretien et réparation se fait à moindre coût sans empêcher l’avancement global du projet. Ces communautés d’insectes sont des modèles d’efficacité qui inspirent dans bien des domaines, quelques exemples :

Des robots-abeilles pour sauver la biodiversité

Les abeilles sont en danger : mises à mal par les changements climatiques et l’expansion humaine, leur disparition pourrait avoir des effets catastrophiques sur la biodiversité de la planète. Qu’à cela ne tienne, des chercheurs de l’université de la Freie Universität Berlin ont conçu la RoboBiene qui reproduit la danse des abeilles pour signaler une source de nourriture en délivrant des gouttes d’eau sucrées. A l'autre bout du monde, les ingénieurs d'Harvard ont conçu des abeilles robotiques capables de travailler en communauté : ces RoboBees pourraient, à terme, permettre de polliniser les champs et de parer à la disparition de leurs modèles. Mais d’autres applications dans le domaine du sauvetage, de la recherche ou de l’espionnage semblent aussi envisageables : capables de se fondre dans leur environnement, elles pourraient récolter des données inaperçues. En situation de catastrophe, elles permettraient d'établir un état des lieux avant de lancer des opérations de sauvetage. Malgré ces possibles applications qu'on croirait tout droit sorties d'un film d'espionnage, ces initiatives ont pour but premier de réconcilier technologie et nature en mettant l’innovation au service de celle-ci.

La Robobiene est capable de reproduire la danse de l'abeille pour lui signaler où trouver de la nourriture

Des fourmis pour organiser des missions de sauvetage

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Des équipes de chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne ont mis en place des systèmes de travail collaboratifs inspirés des fourmis : les Swarm-bots. Les fourmis sont d’une efficacité redoutable en équipe : elles savent parfaitement compartimenter les différentes charges en s’adaptant à leur environnement pour atteindre leur objectif plus rapidement et efficacement en parfaite coordination.

Grâce à des codes de lumières et des récepteurs tactiles, ces modèles de robots sont capables de s’identifier les uns par rapport aux autres et d’envisager une réponse collective face aux obstacles environnementaux. Pour parer à leur incapacité à voir et donc à appréhender des obstacles complexes, des chercheurs de l’Université de Louvain ont établi un drone qui supervise les opérations et organise les équipes au mieux en fonction de leur situation spatiale en communiquant grâce à un système de LED. Ces groupes coordonnés sont ainsi capables de franchir des obstacles tels des surfaces montantes, de déplacer des objets significativement plus lourds qu’eux ou de coordonner des sauts. Efficaces et autonomes, ils pourraient être le futur du sauvetage organisé en zone délabrée.

Les drones de l'Université Libre de Bruxelles sont capables d'effectuer une variété de tâches : franchir des obstacles, déplacer des objets.

 

Les termites, architectes du futur

Les termites, tout comme les fourmis, sont capables de travailler sans superviseur de manière collaborative pour concevoir des structures complexes et élaborées. Ils suivent instinctivement, par stigmergie, des traces chimiques laissées par leurs pairs pour atteindre l’espace en construction et continuer le travail. En plus d’être parfaitement autonomes, ils construisent des bâtiments hautement fonctionnels qui s’adaptent parfaitement à l’environnement et au climat, les constructeurs et architectes s'en sont déjà inspirés pour construire des centres commerciaux ou de bâtiments d’entreprise.

Les scientifiques de l’Université de Harvard s'en sont servi comme modèles pour mettre au point des petits robots constructeurs possédant des capacités motrices limités (avant, arrière, rotation) et un œil infrarouge pour interagir. Ces robots-thermites peuvent construire des bâtiments impressionnants en un temps record.

Les robots thermites peuvent construire des bâtiments en complète autonomie.

Le biomimétisme inspiré de l'intelligence en essaims pourrait être une des clés de notre future gestion des situations difficiles voir dangereuses pour l'homme. A l'heure où les catastrophes naturelles et environnementales se multiplient, ces automates permettraient d'organiser des réponses efficaces et structurées, particulièrement en cas de dommages radioactifs, chimiques ou marins où l'implication de l'homme cause un danger pour sa santé ou sa vie.