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Les robots à l’école des termites

Sans plans ni chef de chantier, une colonie de termites sait bâtir un édifice complexe et de grande taille – la termitière. En s’inspirant de leur comportement, une équipe de trois petits robots s’organise toute seule pour monter, brique après brique, la structure qu’on lui a commandée.
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Les robots à l’école des termites
Les robots à l’école des termites

Comme tout le monde, en passant devant un grand chantier en pleine action, vous avez pensé à une fourmilière ou à une termitière. La comparaison est complètement fausse. Les ouvriers du bâtiment travaillent selon un plan bien défini, que le chef de chantier organise et doit faire respecter. Les termites, elles, agissent de manière autonome et se contentent de communiquer avec leur environnement immédiat et leurs congénères : leur comportement collectif s'auto-organise et permet la savante construction d’une termitière.

 

Des chercheurs de l’université Harvard (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering) ont voulu savoir si ce mode de fonctionnement pouvait être efficace avec des robots chargés de réaliser ensemble une tâche. La réponse est oui, et ils ont même filmé leur petite équipe en action.

 

pas de "chef de chantier" chez les robots-termites

Les 3 robots de Harvard transportent et assemblent des briques pour construire une structure prédéfinie… mais dont ils n’ont pas idée. Ils se contentent de percevoir la présence d’une brique ou d’un de leurs coéquipiers, et d’obéir à quelques règles simples. À aucun moment ils ne reçoivent d’ordre d’un système central, d’un "chef de chantier".

Avant de construire des robots et de se lancer dans une démonstration, les chercheurs se sont demandés comment "programmer" la construction d’un édifice précis (un mur, une enceinte, une pyramide…) en laissant les robots s’organiser eux-mêmes pour la réaliser.

Plutôt que de s’acharner à ajuster des règles de comportement en espérant qu’elles donneront la structure voulue, ils ont fait le contraire : à partir de la structure dessinée par assemblage de briques de base, ils ont trouvé des algorithmes pour en extraire les règles de conduite – identiques pour tous les robots – qui permettent à coup sûr d’y aboutir. Une sorte de "code de la route" spécifique à l’édifice à construire et dont le respect permet aux robots d’accomplir leur tâche, disent les chercheurs.

Et pour vérifier que ça marchait, ils ont donc construit de petits robots mobiles (17 cm de long, 800 grammes), avec un peu d’électronique et beaucoup de capteurs. Chaque robot embarque pas moins de 7 capteurs infrarouges pour détecter des repères sur le sol et sur les briques, un accéléromètre pour mesure son inclinaison, car il grimpe sur l’édifice pour ajouter des briques, et 5 sonars pour évaluer sa distance avec l’édifice en construction ou avec ses coéquipiers. Les briques de 21 cm, en mousse de polyuréthane, sont équipées de petits aimants qui facilitent leur assemblage.

Et ça marche ! Les trois robots se débrouillent, même si un malin perturbateur vient déranger leur patient travail… (voir la vidéo ci-dessous). La robustesse de ce type de système décentralisé est d’ailleurs l’une de ses forces : dans une équipe, un robot peut tomber en panne sans que cela empêche la construction visée et on peut aussi rajouter des robots en cours de route.

 

L’inconvénient, c’est que le processus est aujourd’hui plutôt lent. Et quelques aléas mécaniques ou électroniques peuvent perturber la construction. Mais il faut aussi se rappeler que dans une termitière, ce sont des millions d’insectes qui coopèrent à la construction.

Thierry Lucas

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