Bilan

L’ère des robots humanoïdes

Après la biologie des animaux, c’est au tour de celle de l’homme d’inspirer les robots. Rencontre avec cette nouvelle espèce d’androïdes entre Zurich et Divonne-les-Bains.

Un esprit sain dans un corps sain.» L’adage de Juvénal résume le nouveau paradigme des recherches sur l’intelligence artificielle des robots. L’idée est que l’intelligence ne procède pas du seul cerveau, ou de son pendant robotique le microprocesseur de contrôle, mais qu’elle est le résultat d’interactions entre le corps (sa morphologie et ses matériaux), le système sensoriel et l’environnement. Et si c’est le cas chez l’homme, pourquoi ne pas s’en inspirer pour créer des androïdes véritablement autonomes, multitâches et capables de s’adapter à leur environnement?

Cette inspiration biologique est au cœur des recherches les plus avancées en robotique aujourd’hui. Surprise: cette piste ne passe pas d’abord par Tokyo ou Boston, mais par la Suisse et plus généralement la «vieille» Europe. Ainsi, bien que le Japon ait la réputation d’être le pays des robots, c’est à l’Ecole polytechnique de Zurich que le chercheur nippon Iida Fumya est venu, en 2009, prendre la direction du laboratoire de robotique bio-inspirée (BIRL). La raison: «99% des robots sont toujours confinés à des tâches répétitives dans des usines parce qu’ils sont incapables de s’adapter à un environnement par nature non structuré et changeant, explique-t-il. Il est apparu que l’on ne parviendrait pas à vaincre ces difficultés uniquement grâce à des recherches sur la programmation.» Dans son groupe, Iida Fumiya s’inspire donc de la biologie. «Comment pouvons-nous construire quelque chose comme un muscle?» interroge-t-il. Dans le cadre du projet Dynamic Locomotion, son équipe s’emploie à créer des jambes robotisées dont les actuateurs (les dispositifs qui actionnent les mouvements) s’adaptent dynamiquement à un sol irrégulier ou à une pente. De même, le programme Growbot étudie les applications d’un polymère qui durcit ou s’assouplit en fonction de la température pour approcher les caractéristiques d’un muscle.

L’intelligence dépend du corps

Ces travaux mettent en œuvre le concept d’«embodiment» développé par un chercheur visionnaire: Rolf Pfeifer. Le directeur du laboratoire d’intelligence artificielle de l’Université de Zurich explique dans un ouvrage* coécrit en 2006 avec un collègue américain, Josh Bongard, que notre morphologie et même les matériaux qui composent notre corps structurent notre intelligence. «En d’autres termes, reprend Iida Fumiya qui collabore avec Rolf Pfeifer, le cerveau ne se contente pas d’envoyer des commandes au corps, il s’adapte au genre de corps que vous avez. Il n’y a pas le cerveau d’un côté et le corps de l’autre. Pour rendre nos machines plus intelligentes, nous en sommes venus à la conclusion qu’il fallait leur construire des corps.» Cette logique produit déjà une multitude de robots inspirés par des animaux (lire Bilan du 25 août 2010). Mais, désormais, l’inspiration suprême vient du sommet de la pyramide des espèces: de l’homme. Rolf Pfeifer est ainsi impliqué dans les projets Ecce Robot et iCub, deux androïdes «made in Europe» à l’avant-garde dans ce domaine.

C’est à Divonne-les-Bains, au Robot-Studio, que l’on découvre Ecce et son apparence troublante de vue anatomique: squelette de plastique et muscles en élastomère. Développé à l’origine dans le cadre de l’université d’Essex par Owen Holland, un pionnier des recherches sur la conscience artificielle, Ecce a suivi son fabricant, Rob Knight, venu en France voisine, entre autres, pour se rapprocher de Rolf Pfeifer et de Maxon Motors. L’entreprise d’Obwald produit en effet les actuateurs les plus précis du monde comme ceux qui équipent les robots martiens Spirit et Opportunity. Concentré sur la partie hardware des robots, Rob Knight explique l’importance de ces actuateurs au travers de la genèse et du développement d’Ecce. «Les robots humanoïdes, comme Qrio, de Sony ou Asimo, de Honda, ont montré les limites de la robotique classique. Le monde réel ne correspond pas au monde géométrique des programmes informatiques. Pour faire des robots capables de s’adapter, une approche radicalement différente était nécessaire. Elle est venue du Dynamic Walker de l’Université Cornell, qui retrouve son équilibre quand on le pousse dans un escalier grâce à sa morphologie et non à un quelconque programme.»

Dans la même logique, Rob Knight a développé les robots Cronos dès 2003 et Ecce depuis 2006 en imitant l’anatomie humaine avec des moyens d’ingénieur. Par exemple, chez l’homme il faut douze muscles pour activer l’épaule. Ecce en compte dix. Et tous ne sont pas électriques. Rob Knight imite les muscles avec des matériaux élastiques afin de pouvoir stocker de l’énergie. Résultat: les mouvements d’Ecce ne sont pas saccadés mais paraissent plus naturels.

 

RobotStudio Développé à l’origine à l’Université d’Essex, Ecce est désormais construit par une start-up à Divonne.

 

iCUB, Plus jeune étudiant de l’EPFL

La souplesse d’Ecce n’est pas une question d’esthétique. Comme le Dynamic Walker, ce robot s’adapte grâce à son anatomie. Baptisée «compliance», cette idée d’adaptabilité morphologique à l’environnement naturel se retrouve chez un autre robot suivi de près par le spécialiste de l’intelligence artificielle Rolf Pfeifer: iCub. Développé par l’Institut italien de technologie de Gênes, iCub a la taille d’un enfant de trois ans et demi. Ses 53 actuateurs rendent ses mouvements moins proches de ceux de l’homme qu’Ecce, mais son allure de jeune enfant a une raison précise: iCub est là pour apprendre. C’est ce que s’emploie à faire Aude Billard au Laboratoire d’algorithmes et systèmes d’apprentissage (LASA) de l’EPFL. Techniquement, son équipe a développé les algorithmes du système tactile d’iCub auquel  des senseurs disposés dans ses mains donnent le sens du toucher. A partir de là, elle développe des méthodes d’apprentissage, soit sur la base de l’expérience (essais et erreurs), soit par la démonstration, par exemple avec un «data glove» qui montre le bon geste au robot ou en touchant iCub. «Le roboticien guide le mouvement du robot un peu comme la maîtresse d’école guide la main de l’enfant», précise-t-elle. De telles méthodes d’apprentissage flexibles et intuitives trouvent des débouchés pour rendre les robots industriels comme ceux du fabricant allemand Kuka plus multitâches et plus faciles à programmer dans le cadre du projet européen First-mm.

Inspirées par la biologie, les notions d’«embodiment», d’adaptabilité anatomique (compliance) et d’apprentissage inaugurent une nouvelle ère de la robotique humanoïde. Rob Knight considère même qu’il vivra assez vieux pour «voir un androïde faire sa vaisselle ou tondre sa pelouse». On verra. Mais d’ici là, il ne faut pas perdre de vue l’essentiel, rappelle Iida Fumiya: «En construisant des robots humanoïdes, les chercheurs en apprennent d’abord plus sur nous-mêmes.»

 

* How the Body Shapes the Way We Think (Comment le corps structure notre manière de penser). De Rolf Pfeifer et Josh Bongard. Mit Press Libri.

Crédit photo:Thierry Parel, Dr

Fabrice Delaye
Fabrice Delaye

JOURNALISTE

Lui écrire

Fabrice Delaye a découvert Internet le 18 juillet 1994 sur les écrans des inventeurs du Web au CERN. La NASA diffusait ce jour-là les images prises quasi en direct par Hubble de la collision de la comète Shoemaker-Levy sur la planète Jupiter…Fasciné, il suit depuis ses intuitions sur les autoroutes de l’information, les sentiers de traverse de la biologie et étend ses explorations de la microélectronique aux infrastructures géantes de l’énergie.

L’idée ? Montrer aux lecteurs de Bilan les labos qui fabriquent notre futur immédiat; éclairer les bases créatives de notre économie. Responsable de la rubrique techno de Bilan depuis 2006 après avoir été correspondant de L’Agefi aux Etats-Unis en association avec la Technology Review du MIT, Fabrice Delaye est diplômé de l’Institut d’Etudes Politiques de Paris et de l’EPFL.

Membre du jury des SwissICT Awards, du comité éditorial de la conférence Lift et expert auprès de TA-Swiss à l’Académie Suisse des Arts et des Sciences, Fabrice Delaye est l’auteur de la première biographie du président de l’EPFL, Patrick Aebischer.

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