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Décryptage : les robots, prochaine révolution en écologie ?

Les robots occupent une place de plus en plus importante dans notre société, notamment dans la recherche. Certains domaines scientifiques, comme l’écologie, auraient cependant tendance à les négliger malgré leur fort potentiel. C’est en tout cas ce que pense David Grémillet, écologue du centre d’écologie fonctionnelle et évolutive du CNRS de Montpellier, dans un entretien qu’il a accordé à Futura-Sciences.   

Ce véhicule terrestre autonome, ou UGV pour Unmanned Ground Vehicule, a été utilisé pour étudier des manchots empereurs (Aptenodytes forsteri) en période de reproduction, à proximité de la station scientifique Dumont d'Urville en Terre Adélie. Il permet notamment de relever les numéros d'identification des transpondeurs équipant certains oiseaux depuis plusieurs années. © Yvon Le Maho Ce véhicule terrestre autonome, ou UGV pour Unmanned Ground Vehicule, a été utilisé pour étudier des manchots empereurs (Aptenodytes forsteri) en période de reproduction, à proximité de la station scientifique Dumont d'Urville en Terre Adélie. Il permet notamment de relever les numéros d'identification des transpondeurs équipant certains oiseaux depuis plusieurs années. © Yvon Le Maho

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Développés pour des applications industrielles, médicales ou militaires, les robots sont également de plus en plus utilisés dans différents domaines scientifiques. Des engins ont par exemple déjà été envoyés sur Mars alors que d’autres explorent actuellement nos fonds océaniques. Les technologies qu’ils embarquent leur permettent d’atteindre des milieux particulièrement inhospitaliers pour l’Homme.

Ils présentent également d’autres avantages considérables exploitables par des chercheurs. Les engins autonomes peuvent en effet réaliser, parfois de manière répétée et souvent dans des conditions moins extrêmes, des opérations particulièrement coûteuses, tant sur le plan financier qu’humain, comme sillonner les mers, même les plus reculées, pour prendre diverses mesures en temps réel, sans devoir affréter des navires et leur équipage 365 jours par an.

David Grémillet, directeur de recherche CNRS au centre d’écologie fonctionnelle et évolutive (CEFE) de Montpellier, est un écologue spécialisé dans l’étude des oiseaux vivant en colonies. Devant régulièrement faire face à des limites imposées par les technologies qu’il utilise, il s’est intéressé au potentiel sous-estimé, à son grand étonnement, des robots en écologie, et aux drones en particulier. Il est l’auteur principal d’un article traitant de ce sujet, un premier du genre, qui a été publié dans l’Open Journal of Ecology. Pour Futura-Sciences,  il revient sur certains points de son travail de synthèse.


Ce film a été réalisé grâce à des caméras miniaturisées fixées sur le dos de fous de Bassan (un animal pouvant atteindre 1,8 m d'envergure) en juin 2011 dans le cadre du programme européen Fame  afin d'étudier les interactions entre les oiseaux marins et les pêcheries. Le potentiel des appareils électroniques miniaturisés est grand mais ils ne peuvent malheureusement pas être fixés sur un grand nombre d'oiseaux. Les robots pourraient par exemple permettre de suivre et d'observer ces organismes à distance. © David Grémillet, CEFE

La robotique : une technologie sous-estimée en écologie

En 20 ans, près de 100.000 articles scientifiques ont présenté des recherches menées grâce à des robots. Étonnamment, seuls 20 d’entre eux ont été publiés dans l’une des dix meilleures revues spécialisées en écologie. « Le problème viendrait de la culture scientifique. La communauté des écologues considère en effet ce type de technologie comme de la science-fiction, quelque chose de l’ordre du gadget. Ce scepticisme n’est pas nouveau. L’apparition des premiers microappareils électroniques (comme des GPS ou des accéléromètres miniaturisés) il y a 20 ans avait suscité la même retenue. Depuis, ils sont vraiment rentrés dans les mœurs. »

Pourtant, l’utilisation de robots en écologie présente plusieurs avantages non négligeables, comme en témoigne ce cas concret : « d’énormes progrès ont été faits sur les appareils miniaturisés. Néanmoins, il y a une majorité d’oiseaux de 10 g ou moins (taille d’une mésange) sur lesquels il est difficile de fixer des équipements. L’utilisation de drones permettrait un suivi individualisé du comportement de ces animaux. Des collègues étudient par exemple des sternes en mer du Nord sur lesquelles il n’est pas possible d’attacher des récepteurs GPS. Ils utilisent donc une vedette rapide pour suivre visuellement l’animal. C’est rustique, chronophage et dangereux. Un drone à déplacement rapide pourrait très bien les remplacer ».

Des véhicules autonomes ont déjà fait leur preuve au sol. En Terre Adélie, à proximité de la station scientifique Dumont d’Urville, un robot démineur transformé a été utilisé pour recenser des manchots et lire les données de leurs transpondeurs. Chose surprenante, ces animaux n’ont pas peur de cet engin lorsqu’il se déplace parmi eux, l’associant peut-être à un « caillou mobile ». De tels travaux de comptage ont déjà été effectués par satellites, mais ceux-ci ont une action limitée. « Les engins robotisés ont une plus grande précision ainsi qu’une meilleure résolution spatiale et temporelle. Ils ont également la possibilité de prendre des échantillons. » 

Ce sont justement ces avantages qu’aimerait exploiter David Grémillet. Travaillant en partenariat avec une start-up montpelliéraine, DroneA, il souhaiterait utiliser un quadricoptère, un drone hélicoptère à quatre hélices, pour étudier la couverture végétale de la forêt méditerranéenne. Détail intéressant, le robot analysera les espèces d'arbres et arbustes présents, ainsi que leur phénologie, i.e. l’apparition des feuilles, ce qu’il est impossible de faire à partir de l’espace.

Ce quadricoptère a été développé par une start-up française, DroneA. Il peut être utilisé pour réaliser des observations, par exemple un suivi de la couverture végétale, jusqu'à 1 km de son point de décollage. Il mesure 45 cm de large et pèse 4 kg. © Inn & App, developing DroneA
Ce quadricoptère a été développé par une start-up française, DroneA. Il peut être utilisé pour réaliser des observations, par exemple un suivi de la couverture végétale, jusqu'à 1 km de son point de décollage. Il mesure 45 cm de large et pèse 4 kg. © Inn & App, developing DroneA

L’alimentation électrique comme point faible des robots

Ces technologies robotiques, qui ont tant d’avantages mais si peu d’utilisation, sont-elles toutes au point ? « Non ! Il y a eu des progrès gigantesques sur la miniaturisation, les tailles de mémoire, les fréquences d’enregistrement et la multiplicité des capteurs disponibles. Cependant, le recours à des robots en écologie va se heurter au problème de l’alimentation en énergie. Les drones actuellement disponibles pour les écologues ont un temps de vol se comptant en minutes. » Par ailleurs, de nombreuses études auraient besoin d’être réalisées aux hautes latitudes mais il fait froid et souvent sombre, empêchant ainsi l’emploi de cellules photovoltaïques et compliquant donc la conception d’engins totalement autonomes.

Les robots peuvent évoluer au sein de tous les milieux, mais leur utilisation est plus aisée sous l'eau ou dans les airs. Une fois lancés, ils ont en effet peu de chance de rencontrer des obstacles. Sur terre, c’est une tout autre histoire. Les roues et les chenilles ne sont pas toujours adaptées aux terrains rencontrés, surtout lorsqu’ils sont accidentés. « Il faudrait des robots avec des jambes, mais c’est compliqué à concevoir. De plus, ils consomment beaucoup d’énergie. Il y a donc des contraintes logistiques fortes. »

Les robots pourraient révolutionner l’avenir de l’écologie en facilitant la découverte de nouvelles espèces ainsi que le recensement et le suivi de populations à court, moyen ou long terme. David Grémillet tient tout de même à préciser : « J’ai été assez prudent dans ce travail de synthèse, je n’ai pas souhaité faire de prévisions spécifiques sur l’avenir des robots en écologie, mais je note qu’il y a quand même un fort potentiel ».


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