Les machines commencent à imiter bien des aspects des organismes vivants, mais ont encore du mal à copier sa caractéristique fondamentale : la reproduction. La question hante l’informatique depuis ses débuts, puisqu’elle obséda même John Von Neumann, le créateur des ordinateurs contemporains. C’est dans sa quête de la machine autoreproductrice qu’il en vint à élaborer sa théorie des « automates cellulaires« , depuis devenue une des branches les plus importantes des mathématiques et de l’informatique théorique.

Les « automates » de Von Neumann existaient de manière purement virtuelle, sous la forme de dessins tracés au crayon, puis, plus tard, en tant que grilles de pixels sur un écran. Mais à l’université de Cornell, on travaille aujourd’hui sur de vrais robots reproducteurs. Leurs robots sont des assemblages de cubes, les « molécubes« . Chacune de ces molécubes dispose d’un moteur et est divisée en deux parties le long de sa diagonale, permettant à l’une des moitiés d’effectuer une rotation tandis que l’autre reste immobile : c’est ainsi qu’on obtient le mouvement. A la surface de chaque molécube se trouvent des connecteurs. Ceux-ci peuvent attirer ou repousser les connecteurs d’autres molécubes, ou plus simplement rester neutres.

A partir de ces objets, les scientifiques ont créé des structures très simples et les ont programmées pour générer des répliques d’elles mêmes. Les robots vont chercher dans leur environnement des molécubes « libres » et les assemblent en une machine à leur image, généralement en les intégrant à leur propre structure grâce aux connecteurs, puis en les déposant dans un ordre particulier. Par exemple, une colonne de quatre molécubes va pouvoir petit à petit monter une seconde colonne en « attrapant » des molécubes puis en les disposant les unes sur les autres. Une série de vidéos nous montre différents modèles d’autoassemblage.

Ce ne sont pas les premiers robots à pouvoir se reproduire. La nouveauté tient à la simplicité de la méthode : les prédécesseurs mettaient en oeuvre des procédures beaucoup plus complexes. Ainsi, une équipe, sous la direction de Gregory Chirikjian, a-t-elle réussi à construire des robots autoreproducteurs, à l’aide de Legos Mindstorm ! Mais leur technique nécessite un grand nombre de différents éléments de base.

A l’opposé, le système de l’université de Cornell se contente d’un seul composant : la « molécube ».

Selon Physorg : « tous les organismes sont basés sur un répertoire de 20 types d’aminoacides. Cependant, un être vivant peut contenir jusqu’à 10^20 de ces acides aminés. Cette comparaison laisse à penser que dans le domaine biologique, la reproduction s’effectue aussi par l’assemblage d’un petit nombre de modules simples. »

Le robot autoreproducteur est un rêve bien souvent lié à celui de la conquête de l’espace. Il suffirait en théorie d’envoyer un vaisseau avec quelques robots munis de « l’ADN » ou du « patron » de leurs congénères, ainsi que des matériaux de base, pour qu’ils se multiplient et construisent par exemple une base spatiale ou lunaire, qui n’attendrait plus que les humains pour l’occuper. L’un des chercheurs de l’équipe de Cornell, Viktor Zykov, sans être aussi ambitieux, imagine lui aussi l’impact d’une telle technologie sur les voyages spatiaux. Il serait possible selon lui, de créer des robots pour régler des problèmes non prévus. « Un algorithme évolutif embarqué sur le vaisseau, explique-t-il, déterminerait la forme du robot souhaité. Puis les robots présents dans le vaisseau assembleraient celui-ci à partir de molécubes« .

La notion « d’algorithme évolutif » est importante dans les recherches de l’équipe de Cornell : il ne s’agit pas seulement de créer des robots reproducteurs, mais de permettre à ceux-ci d’évoluer. « Idéalement », expliquent les chercheurs (.pdf), « les réplicateurs devraient pouvoir émerger d’une soupe primordiale de cubes ». De telles recherches s’ouvrent aisément sur des questions philosophiques : à partir de quand peut on dire d’un système qu’il s’agit d’un « réplicateur » ? Les cristaux sont capables de recréer leur propre structure à l’infini. Les êtres humains aussi, mais on n’est manifestement pas en face du même phénomène.

Pour Zykov, il existe plusieurs critères qui permettent de quantifier l’auto-réplication, par exemple le degré de similarité entre l’original et la structure reproduite, la quantité d’aide provenant d’éléments extérieurs, la complexité de la structure à répliquer… « Mais, pour chacun de ces critères, explique-t-il, il n’existe pas de frontière précise entre l’auto-réplication et la non réplication, et il est difficile de répondre à ces questions par oui ou par non ».

En attendant les voyages spatiaux, Zykov imagine des applications bien plus concrètes pour ses molécubes, comme le présente cette vidéo (.avi) : transformer un téléphone mobile en caméra de vidéosurveillance mobile ou en berceur de bébé.

Via Robots.net.