cedric sileo : ingénieur, intelligence artificielle, docteur en sciences

lundi | 20 novembre 2017

Robots mous

Programmés sur ordinateurs, les soft robots évoluent de façon autonome au fil des générations. Soumis à une sélection naturelle, ils ressemblent de plus en plus à de micro-organismes.

Un robot mou capable d'évoluer de façon autonome et de s'adapter à différents environnements. screenshot

ÉVOLUTION. Cet étrange assemblage de petits cubes colorés n’est autre qu’un des robots les plus évolués de sa génération. Ici, pas d’humanoïdes trop raides pour attraper une canette ou autres canidés jouant au foot, mais la modélisation virtuelle d’un robot souple, capable d’évoluer, à mi-chemin entre la robotique et la biologie.

L’idée de départ est d’intégrer à la science robotique des capacités d’évolution et d’adaptation à travers un processus de sélection naturelle et de rechercher l’efficacité de structures souples, plus à même d’interagir avec l’environnement.

 

Le robot peut modifier son comportement en fonction de l'environnement

 

Cette approche, pour laquelle la biologie est une source d'inspiration fondamentale, est centrée sur les interactions du robot avec son environnement et la capacité à en extraire des informations permettant de modifier son comportement selon le contexte.

ALGORITHMES. Ainsi, la robotique évolutionniste s’attache à l'utilisation d'algorithmes inspirés de la sélection naturelle des espèces.

Pour tester ces critères, les chercheurs passent en grande partie par des simulateurs. Ils sont à présent en mesure de faire évoluer des « créatures » suffisamment rapidement pour observer des processus évolutionniste en action.

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On assiste ici à un processus d’évolution sur plusieurs milliers de générations virtuelles capable de sélectionner à chacune d’entre elles les modèles les plus rapides.

 

VOXELS. Fruit d’une étude menée par des chercheurs américains, ce robot est conçu avec quatre types de cellules différentes, des voxels. Sortes de pixels en trois dimensions programmés selon des propriétés mécaniques spécifiques.

Le rouge correspond à des cellules musculaires qui se contractent puis se relâchent. Le vert, aux muscles capables de s’étirer avant de retrouver leur forme. Les voxels turquoises matérialisent un tissu souple équivalent à de la peau. Et ceux en bleu constituent le support rigide, un peu comme un squelette osseux.

NEURONES. Pour « animer » cet  assemblage de voxels et lui permettre d’évoluer, les chercheurs ont utilisé un puissant générateur de codage, le CPPN (compositional pattern-producing network). L’équivalent informatique d’un réseau neuronal dont les nœuds contiennent de nombreuses fonctions mathématiques. Il reproduit la communication entre les neurones dans un cerveau.

Ce système est capable d’évoluer en s’accordant avec un algorithme puissant, par lequel les robots vont sélectionner leurs propres modèles en se fondant sur la vitesse de leurs déplacements. « Ce sont des programmes informatiques qui simulent les modèles décrits par les biologistes » explique Patrick Hénaff, chercheur au LIRIS de Vélizy.

« Ce n'est pas l'homme qui a conçu ça, c'est l'évolution. » Jeff Clune, professeur assistant à l'université du Wyoming.

Pour Jeff Clune, l’un des auteurs de cette étude, « l’objectif est de savoir comment la sélection naturelle a pu produire sur terre toute la merveilleuse complexité qu’on peut y voir, comme les jaguars, les faucons ou l’esprit humain ». À propos des robots issus de ses recherches, il commente même « ce n’est pas l’homme qui a conçu ça, c’est l’évolution. »

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L'évolution des robots observée en quelques minutes sur le site de Jeff Clune, professeur assistant à l'université du Wyoming.


Hugo Jalinière, Sciences et Avenir, 17/04/13

 

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