Robots-fourmis

Alain Lenoir mis à jour 02-Mai-2019

La fourmi est particulièrement appréciée des chercheurs pour sa capacité à collaborer dans la réalisation d’une tâche. Elle inspire de nombreux travaux de robotique (voir Passera & Wild 2016). Des robots danseurs avaient déjà été fabriqués pour communiquer avec les abeilles (Michelsen 1998). En intelligence artificielle on simule avec des algorithmes des fourmis à quatre pattes qui doivent avancer (Larousserie 2019).

- Antbot, un robot qui s'oriente sans GPS comme les Cataglyphis du désert. Pour cela, ses créateurs, des chercheurs du CNRS et de l’université d’Aix-Marseille, l’ont doté d’une boussole solaire qui capte la polarisation de la lumière solaire. A cette technique s’ajoute celle de l’observation du défilement du paysage et du comptage des pas. Contrairement aux autres fourmis, celles-ci, qui vivent dans le désert, ne peuvent pas se repérer en utilisant leur odorat, à cause de la chaleur. Elles ont donc développé cette technique de la boussole solaire, très fiable, qui leur permet de retrouver leur nid. AntBot est un bel exemple de biomimétisme, la discipline dans laquelle la science s’inspire de la nature. Cela devrait permettre d’aider d’autres robots autonomes comme les voitures sans chauffeur.

   

Voir vidéo du Monde et Le Monde du 20 février 2019

Il faut signaler que des roboticiens de Tours avaient déjà envisagé de faire un robot qui s'inspire des mécanismes d'orientation visuelle des fourmis (Françoise et al 2000).

- Des mini-robots qui collaborent avec des fourmis
Des scientifiques du projet européen CyBioSys ont en effet créé deux mini-robots (des Mobots) qui ont été introduits puis acceptés dans la société très organisée des fourmis. Dès lors qu’une colonie de fourmis se met en marche vers de nouveaux butins (des débris et de la nourriture le plus souvent), nos deux robots sont avertis à distance, suivent la petite troupe de fourmis et transportent ensuite les morceaux les plus gros pour les rapporter à la fourmilière. Non seulement les fourmis « acceptent » sans effort les deux androïdes, mais elle finissent même par profiter des capacités de « portage » des robots afin d’effectuer un plus grand nombre de raids de nourriture dans une même journée. In fine, les fourmis se comportent comme si elles « aidaient » les robots à trouver la nourriture, et les robots à leur tour « aident » les fourmis à transporter la nourriture; c’est ce que l’on appelle une synergie. Les chercheurs du projet CyBioSys estiment que ces recherches originales peuvent impacter les travaux sur l’IA et même le comportement de robots « exploratoires » lorsque ces derniers se retrouvent dans des environnements hostiles; s’ils le disent…(Frederic 2017)

- des fourmis bioniques : Avec ses BionicANTs, Festo a non seulement réussi à reproduire en version robotisée l’anatomie des fourmis mais également leur comportement de coopération grâce à des algorithmes complexes. Telles les formicidés naturels, les BionicANTs de la marque allemande Festo communiquent entre eux et coordonnent leurs actions et déplacements les uns par rapport aux autres. Ces fourmis artificielles démontrent encore une fois comment de simples unités isolées peuvent accomplir des tâches complexes par le simple fait d’une coopération globale intelligente. C’est ce que l’on appelle l’intelligence collective. Grâce à ce comportement d’essaimage, les robots fourmis travaillent ensemble en suivant des règles individuelles simples. L’université de Harvard étudie également ces comportements en coordonnant 1 024 robots entre eux. L’Université de Pennsylvanie a imaginé un système de robots sauveteurs s’assemblant entre eux de manière autonome.

    

- On vient de comprendre comment les fourmis de feu s'organisent pour construire des tours. Cela permettra peut-être de faire des petits robots autonomes (agissant en essaims) qui grimpent les uns sur les autres pour franchir une marche.

- Un travail présenté à la Société de Biology Intégrative et Comparative par des biologistes et des biomécaniciens part de l'observation que seulement un petit nombre de fourmis de feu creusent les galeries. Ils ont programmé des robots à creuser. Quand peu de robots travaillent le rendement est supérieur de 35%. Cela pourrait expliquer le mystère des fourmis inactives (Pennisi 2016). Voir La fourmi travailleuse

- Un robot-fourmi à Stanford (USA) a réussi à tracter 2 000 fois son poids (Science et Vie 2016). Les chercheurs se sont inspirés des forces qui permettent l'adhésion des pattes des fourmis au sol et du travail en équipe des fourmis qui multiplie la force.

- Grawer et al ont fait un modèle de distribution par trophallaxie de la nourriture dans la colonie avec des agents, modèle qui pourrait servir à des colonies de robots pour échanger de l’énergie (Grawer et al. 2016).

- Dans un dossier intitulé « Biomimétisme : Les cinq animaux préférés des innovateurs », Industrie & Technologies revient sur le travail collaboratif de la fourmi.
"Ce n'est pas sa petite taille ou sa façon de se déplacer qui intéresse les chercheurs, mais sa façon de travailler ! Et de communiquer... Festo s’est inspiré à la fois des caractéristiques physiques de la fourmi comme de sa manière de travailler en collaboration pour développer ses robots. C’est notamment le cas de Bionicants, des fourmis de 13,5 centimètres de long imprimées en 3D. Equipées de capteurs optiques, elles peuvent s’orienter dans l’espace, mais également travailler en collaboration et de manière autonome. Toujours dans le collaboratif, des chercheurs de l’université de Californie ont mis au point des prototypes de robots capables de s’épauler pour surmonter un obstacle. Ces concepts ressemblent également à leurs homologues vivants mais se basent surtout sur des algorithmes pour la collaboration."

 

- Une fourmi géante existe aussi à Nantes dans la galerie des machines

- Les robots tondeuses existent depuis longtemps :

Voir
- Françoise, L., N. Monmarché and G. Venturini (2000). Vers un robot modélisant la perception visuelle des fourmis. Actes Coll. Insect. Soc. 13: 16-172. Pdf
-
Frederic, L. (2017) Des chercheurs européens inventent des mini-robots capables de collaborer avec des fourmis. http://kulturegeek.fr, 5 octobre 2017, p. http://kulturegeek.fr/news-122593/chercheurs-europeens-inventent-mini-robots-capables-collaborer-fourmis
- Grawer, J., H. Ronellentsch, M. G. Mazza and E. Katifori (2016). A trophallaxis inspired model for distributed transport between randomly interacting agents. physics.bio-ph 20 Jul 2016, arXiv:1607.06055v1.
- Larousserie, D. (2019). Reproductibilité : l'IA n'échappe pas à la crise. Le Monde Science & Médecine 27 février 2019.
- Michelsen, A. (1998). Danse techno chez les abeilles. La Recherche N° 310, juin: p. 52-56. Voir article
- Passera, L. and A. Wild (2016). Formidables fourmis, Quae. 160p. voir Les fourmis et la robotique
- Pennisi, E. (2016) Fire ants slack off to avoid traffic jams. science.org, 5 January 2016, p. DOI: 10.1126/science.aae0176.
- Science et Vie (2016). Il réussit à tracter jusqu'à 2000 fois son poids. Science & Vie Juin 2016: p. 62-63. Pdf