La Chine est réputée pour ses spectacles nocturnesnocturnes animés par des milliers de drones synchronisés formant diverses figures. Mais ces essaims de drones sont préprogrammés et ils connaissent tous leur position et celle des autres pour évoluer. Ce que des chercheurs de l’université de New York ont élaboré va bien plus loin, en s’inspirant de la nature.

Les scientifiques ont planché sur un procédé d’intelligenceintelligence collective totalement sans directives, permettant de faire évoluer des robots en essaims. Pour cela, ils se sont inspirés du comportement des bancs de poissonspoissons, des oiseaux en vol groupé ou encore des abeilles.

Un véritable défi

Reproduire ces mouvementsmouvements auto-organisés dans des essaims artificiels n’a pas été une mince affaire. Les oiseaux et les poissons forment des structures synchronisées sans aucun leader. Chaque individu suit le mouvement de façon autonome et indépendante. Ce fonctionnement est très difficile à reproduire sans qu’il y ait un robot central qui décide du placement individuel de chaque robot dans un essaim.

Pour y parvenir, les animaux suivent trois règles simples : éviter les collisions, rester à proximité d’un autre individu sans se coller à lui, se déplacer dans la même direction que ses voisins. Les chercheurs ont essayé de traduire ces règles en mathématiques et en géométrie pour les robots afin qu’ils puissent reproduire cette loi naturelle de mouvement en groupe. 

Pour la partie géométrie, ils ont défini un paramètre appelé « curvity » (courbure). Concrètement, chaque robot dispose d’une valeur de charge électrique interne – positive ou négative – qui lui permet de déterminer comment il va « courber » sa trajectoire à proximité de ses voisins.

Cette fonction permet d’agir comme une force d’attraction ou de répulsion et cela le fait pivoter en fonction de ce que font les autres, tout en conservant les mêmes distances avec les plus proches. Par exemple, si cette courbure est positive, il va tourner dans un sens, si elle est négative, il tourne dans l’autre.

Ce sont ces minuscules robots très rudimentaires qui ont été utilisés pour mener l’expérience. Leur technologie pourrait toutefois être intégrée dans des conceptions de robots bien plus complexes. © NYU

Pourquoi est-ce révolutionnaire ?

Avec cette technique, le robot peut calculer tout seul des corrections de trajectoire selon le mouvement de ses voisins. C’est cette « courbure » qui détermine le comportement collectif de l’essaim.

Tout comme les poissons évoluant en banc, chaque robot applique plusieurs règles. Il observe autour de lui ses voisins proches, il exploite sa fonction de correction de courbure et il avance en tenant compte de cette orientation. Au final, avec ce système, si tous les robots situés devant virent à gauche, de façon indépendante, chacun va ajuster sa courbure et le groupe tourne ensemble tel un banc de poissons.

Le système peut être intégré à n’importe quel type de robot, qu’il soit microscopique pour des besoins médicaux, ou bien gigantesque pour l’industrie.

Les chercheurs estiment que ce procédé pourrait améliorer les opérations de recherche et de sauvetage ou encore la détection des incendies de forêt, grâce à une armée de robots capables d’évoluer ensemble de manière autonome.