[I'MTech] Quèsaco la bio-inspiration ?

S’inspirer de la nature pour créer différents types de technologies a toujours existé, mais depuis les années 1990 cela s’est formalisé dans une démarche plus systématique. Frédéric Boyer, chercheur à IMT Atlantique, explique comment la bio-inspiration peut être une source de nouvelles idées pour le développement de technologies et de concepts, et en particulier pour la robotique.

Texte

Depuis quand existe la bio-inspiration ?

Frédéric Boyer : Il y a toujours eu des échanges entre la nature et les sciences fondamentales ou de l’ingénieur. Par exemple, Alessandro Volta s’est inspiré des poissons électriques comme les torpilles pour concevoir les premières batteries. Mais c’est une démarche qui est devenue plus systématique et volontaire depuis les années 1990.

Qu’apporte la bio-inspiration dans le développement des nouvelles technologies ?

FB : Le rêve de la robotique a toujours été de fabriquer un robot autonome, capable d’interagir de manière adaptée avec un environnement a priori inconnu, sans mettre en danger son entourage et lui-même. En robotique, nous ne parlons pas vraiment d’intelligence, ce qui nous intéresse c’est l’autonomie, et nous en sommes encore loin.

Il y a un véritable changement de paradigme qui est en cours. Pendant longtemps, l’intelligence était considérée comme la puissance de calcul. À partir des mesures effectuées par les différents capteurs du robot, celui-ci devait reconstruire de manière symbolique son environnement complexe et prendre ses décisions en fonction de cela. Avec cette approche, nous avons construit des machines extrêmement complexes mais avec peu d’autonomie, et peu de capacité à s’adapter aux différents types d’environnements. Grâce, notamment, au mouvement de la bio-inspiration, l’intelligence a aussi été définie en fonction de l’autonomie qu’elle apporte à un système.

Frédéric Boyer

Quel est le principe de fonctionnement d’un robot bio-inspiré ?

FB : Les robots bio-inspirés ne sont pas basés sur la perception et la représentation complexe de leur environnement. Ils ont simplement des capteurs et des boucles locales qui leur permettent de se diriger dans différents types d’environnements. Ce type d’intelligence provient de l’observation du corps des animaux : c’est ce que nous appelons l’intelligence incarnée. Cette intelligence, encodée dans le corps et la morphologie des vivants, a été déployée au fur et à mesure de l’évolution : un animal avec un système nerveux très simple peut interagir de manière très efficace avec son environnement. Nous pratiquons quotidiennement l’intelligence incarnée : avec des niveaux très bas de cognition nous résolvons des problèmes complexes liés à l’autonomie de notre corps.

Pour illustrer la différence entre les paradigmes, prenons l’exemple d’un robot qui se déplace par reptation, comme un serpent. Il y a deux approches pour piloter ce type de système. La première consiste à placer dans le robot un supercalculateur qui va envoyer un signal à chacune des vertèbres et des moteurs pour actionner les articulations. La seconde approche consiste à ne pas avoir de calculateur centralisé. La « tête » envoie une impulsion à la première vertèbre qui se propage de proche en proche et se synchronise automatiquement par des phénomènes de rétroaction entre vertèbres, et avec l’environnement, via des capteurs.

Quand la robotique s'inspire de la nature

Et si la nature permettait aux chercheurs d’atteindre le Graal de la robotique, à savoir un robot autonome capable de s’adapter à son environnement ? C’est l’approche que suit Frédéric Boyer.

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Publié le 21.06.2021

par Pierre-Hervé VAILLANT