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Biomimétisme, robots et animats

Dossier - Vie artificielle : les systèmes inspirés de la nature
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Depuis une trentaine d'années, des chercheurs d'horizons divers contribuent à ce nouveau domaine qu'ils ont baptisé Artificial Life. Plus qu'une discipline scientifique au sens strict, la vie artificielle est un regroupement de travaux hétéroclites, ayant pour point commun de s'inspirer directement et explicitement des caractéristiques du vivant.

  
DossiersVie artificielle : les systèmes inspirés de la nature
 

Les roboticiens s'inspirent du vivant. Toute une branche de la recherche s'appuie sur la construction de robots simples, dotés de quelques capacités élémentaires inspirés du comportement animal. C'est le vaste domaine des animats.

L'« avion-chauve-souris », de Clément Ader, est un exemple d'engin bioinspiré. © Roby CC by-sa 2.0

On note qu'on utilise fréquemment des algorithmes évolutionnaires pour programmer les robots animats (robotique évolutionnaire).

Psikharpax est un animat. © DR

L'inspiration biomimétique : enjeux et difficultés

De même, on s'inspire des travaux sur les insectes sociaux pour construire des systèmes composés d'un ensemble de robots simples dont les interactions permettent de réaliser des tâches plus ou moins complexes. On parvient ainsi, par exemple, à faire déplacer des objets trop lourds pour un individu seul, ou à amener un groupe de robots à trier des objets.

Il est important de comprendre ici, que ces résultats sont obtenus sans coordination centrale et avec des machines dotées de capacités extrêmement simples. On peut espérer ainsi obtenir des systèmes de faible coût et d'une très grande robustesse dans la mesure où la destruction de quelques individus n'empêche nullement la réalisation de la tâche assignée.

Robots pousseurs de Kube et Zhang. © DR

On pourrait multiplier ainsi les exemples à l'infini, mais tous montrent que l'utilisation des mécanismes du vivant au sein d'algorithmes ou de robots ouvre une voie originale aux développements technologiques du XXIe siècle.

Il est toutefois nécessaire de tempérer l'enthousiasme que pourraient susciter ces créations. La nature n'est pas avare, elle dispose de ressources quasiment illimitées et ne mesure pas son temps. L'évolution darwinienne n'a pas d'objectif et les formes de vie que l'on connaît sont le résultat tant de la contingence que d'une infinité de tâtonnement, d'une infinité d'essais et d'erreurs. De même, il est très simple de concevoir des systèmes de recueil de ressources ou de construction d'un nid qui soient immensément plus efficaces que ceux que l'on trouve chez les insectes sociaux. Là encore, la nature n'est pas avare de ses ressources.

Plus encore, il est très difficile de contrôler les résultats obtenus. Par exemple, en voulant programmer un robot devant se déplacer le plus loin possible en évitant les obstacles, on a pu obtenir une machine qui se contentait de tourner sur elle-même (ce qui n'était évidemment pas l'objectif), ses roues faisaient ainsi un très grand nombre de tours (ce qui était interprété comme un déplacement long) et le robot ne heurtait jamais d'obstacles.

La biomimétique pour le futur

Les systèmes biomimétiques permettent de résoudre des problèmes difficiles, les résultats sont généralement d'une robustesse exceptionnelle et les mécanismes utilisés sont d'une souplesse que l'on ne rencontre que très rarement dans les réalisations plus traditionnelles.

En ce sens, l'inspiration biomimétique est un outil nouveau, extrêmement puissant, qui vient compléter la palette de ceux dont disposent les chercheurs et les ingénieurs.