Et si les robots du futur ressemblaient plus à des animaux, des insectes, qu’à des humains ? Au CNRS, plusieurs chercheurs travaillent à développer des machines dîtes « bio-inspirées » comme AntBot et AntCar, conçus en étudiant les mécanismes de navigation de la fourmi du désert.
Quand l’humain médian imagine un robot, il visualise généralement une tête, un torse, des bras et des jambes. Il visualise C3PO, Terminator ou Bender Rodriguez. « C’est assez naturel, estimeStéphane Viollet, chercheur du CNRS à l’Institut des sciences du mouvement. L’Homme fait des robots à son image parce qu’il veut que le robot remplisse certaines tâches pour lesquelles il est lui-même pas mal fait. On a peut-être plus de facilités à interagir avec un robot humanoïde, aussi, même si cela reste un sujet d’étude. » Pourtant, dès 1739, l’inventeur français Jacques de Vaucanson présentait un automate singeant la digestion, puis la défécation d’un canard. Deux siècles plus tard, le neurophysiologiste britannique William Grey Walter créait des machines imitant la façon de se mouvoir d’un autre animal, connues sous le nom de tortues de Bristol. « À cette époque, des travaux en cybernétique ont développé une approche nouvelle, ajoute Viollet. Il s’agissait d’observer le vivant, mais aussi de le modéliser. »
Les motifs du ciel
En 2025, c’est précisément à cela que maints chercheurs du CNRS dédient leurs jours. Collègue de Viollet à l’Institut des sciences du mouvement, Franck Ruffier raconte avoir toujours été fasciné par la nature. Sa vocation est de s’en s’inspirer afin de dégager « de nouveaux principes, qui nous donnent des astuces qui ne sont souvent pas très chères en termes de calcul et d’énergie, développe-t-il. Ce qui est passionnant, c’est le défi de trouver ces astuces. Elles sont là, devant nous, mais pas faciles à voir. » Ce dernier, cherche actuellement à changer X-Fly, un « jouet » à ailes battantes « de facto bio-inspiré » en un véritable robot. Les deux hommes, surtout, ont développé deux projets inspirés de la Cataglyphis, une fourmi du désert qui arpente principalement les vastes dunes du Sahara. Entre autres qualités, cet insecte est capable de parcourir plusieurs centaines de mètres afin de chercher pitance, avant de retourner chez elle en suivant une ligne droite, sans se perdre une seule seconde. Son talent de navigatrice vient, tout d’abord, d’une sorte de boussole céleste, qui lui permet de s’orienter grâce à la lumière polarisée du ciel. « On a donc développé un robot capable de naviguer en utilisant cette lumière, reprend Viollet. On s’intéresse à ce que peut faire la nature, avec très peu de ressources, de façon très robuste et résiliente. » Ce robot, baptisé AntBot, est donc muni d’une boussole optique « qui ne donne pas le cap par rapport au nord magnétique, mais par rapport au ciel, poursuit le chercheur. Ce compas permet de savoir de combien de degrés la fourmis – ou le robot – a tourné par rapport au ciel. » Ce n’est pas parce que les humains ne peuvent pas voir quelque chose que cette chose n’existe pas. Le ciel, par exemple, est constitué de distributions d’intensité variables qui forment des sortes de motifs. Si l’œil humain était sensible à la lumière polarisée, il pourrait suivre des repères dans les cieux et se perdre en forêt deviendrait bien compliqué.
De grosses masses
Selon le site du CNRS, la fourmi du désert compte également ses pas « en intégrant la vitesse de défilement par rapport au sol mesurée optiquement par son œil. » Une nouvelle fois, Stéphane Viollet explique : « Quand on avance dans un environnement, les objets défilent sur la rétine, dit-il. La fourmi, elle, a un œil panoramique, avec sa boussole qui regarde vers le ciel et une partie ventrale, qui regarde vers le sol. » AntBot est donc équipé d’un capteur qui observe le sol. « Quand il avance, le sol défile sur la rétine de cet œil. La vitesse de défilement peut être intégrée pour obtenir une distance parcourue. À partir d’une vitesse, on calcule une distance. Mais ça, c’est le sujet de recherche de Franck, il peut vous en dire plus. » Franck Ruffier étudie ce panorama perçu par la fourmi à travers un autre robot : AntCar. Il explique que, là où un humain peut discerner chaque détail de son panorama, la fourmi a « une résolution et une sensibilité angulaire beaucoup plus grossières. » Ne prenant en compte que les « grandes masses » de son panorama, elle ne voit, en gros, que la forme d’un arbre, là où un humain peut distinguer ses feuilles et son écorce. « Elle va être sensible aux contours de ces formes, notamment avec le ciel, précise Ruffier. Ce qu’elle perçoit, ce sont plutôt de grosses masses contrastées. » Et un robot qui ne voit que ça requiert une mémoire conséquemment moins importante qu’une machine qui distingue tous les pixels du monde.
Une alternative au GPS ?
En combinant ces deux caractéristiques issues de la fourmi du désert, les robots AntBot et AntCar pourraient mener à développer de nouveaux types de navigation. « Sur le champs de bataille ukrainien se déroule une guerre électronique terrible, reprend Stéphane Viollet. Les signaux GPS sont très brouillés. C’est quasiment impossible d’utiliser un GPS. De toute façon, partout où l’on est, un GPS peut être brouillé. » Et, comme chacun sait, il n’existe aucun système de GPS ou de GNSS (Géolocalisation et Navigation par un Système de Satellites, ndlr) disponible sur la totalité de la planète. Il suffit de s’aventurer sur une route de campagne pour que le GPS passe mal. Grâce aux méthodes de la Cataglyphis, les chercheurs envisagent donc un système de navigation alternatif, « qui, en regardant le ciel, estimerait la position du soleil, complète Viollet. Même s’il est caché, obstrué par des bâtiments ou un manteau nuageux, en regardant les motifs de lumière polarisée, on peut se géolocaliser sur Terre. » Il faudra simplement quelques années de recherches pour obtenir un système de navigation qui mène plus loin que les quelques centaines de mètres que parcoure la fourmi du désert.
