La forme des robots à venir

Par le 07/04/11 | 7 commentaires | 3,278 lectures | Impression

A l’occasion de la première édition du salon InnoRobo qui se tenait fin mars à Lyon, nous vous proposons de revenir sur les conférences RoboLift qui ponctuaient ces trois jours de rencontres, dont la première avait pour thème la forme des robots de demain.

Fumiya Iida est chercheur au Laboratoire de la robotique inspirée par la vie (Bio-inspired Robotics Lab) qui dépend de l’Institut de robotique et des systèmes intelligents de l’Institut de technologie fédéral Suisse de Zurich. Sa présentation (.pdf) portait sur ce qu’il appelle “l’intelligence mécanique”, c’est-à-dire comment de nouvelles conceptions mécaniques inspirées de la nature peuvent aider les robots à se déplacer.

“Il n’y a pas de réponse simple à la question de la forme que les robots auront à l’avenir, prévient Fumiya Iida. “Le grand public et la science-fiction imaginent plutôt un robot de forme humanoïde avec un visage humain, mais dont certains éléments du corps seront remplacés par des éléments mécaniques, comme l’illustre le robot du film i, Robot, inspiré de l’oeuvre d’Isaac Asimov. Mais cette forme correspond peut-être plus à celle des êtres humains dans l’avenir qu’à celle des robots.”

roboliftiida
Image : Fumiyada Iida sur la scène de RoboLift, photographié par Axel Voitier.

Comprendre les mécaniques du mouvement

Le travail de Fumiya Iida consiste à étudier le mouvement en s’inspirant de la biologie, comme le montre les nombreux robots qu’il a mis au point. George Lauder d’Harvard a montré par exemple qu’on pouvait faire nager un poisson mort, car le courant permet au corps d’un poisson mort de continuer à exploiter l’énergie du courant pour nager (vidéo). “C’est la forme même du corps du poisson qui le prédispose à cela”. De cette expérience, Fumiya Ida en tire le précepte qu’il y a toujours une raison qui explique que les êtres vivants aient une forme spécifique dans la nature. “L’évolution a conduit les animaux à s’adapter, car ils devaient gérer des environnements spécifiques et complexes. A l’avenir, il en sera pareil des robots.

Les travaux de Fumiya Iida s’inspirent de ces constats. La Bio-Leg (vidéo), développée au Laboratoire de la locomotion de l’université de Jena, est un robot unipède qui existe en deux versions. L’un avec une jambe articulée par des ressorts et un avec une jambe raide, non segmentée. Les travaux de Fumiyada Ida ont montré que celui avec la jambe droite s’est avéré plus rapide que celui qui avait une jambe articulée. Mais celui avec une jambe segmentée (articulée simplement) s’est avéré bien plus stable.

Ce travail a permis de mesurer l’influence de la conception sur la robotique, pour mieux comprendre la vitesse et la stabilité de nos mouvements. Le chercheur a également mis au point un robot doté de 4 pieds pour mieux comprendre l’influence du design du corps sur la diversité des comportements de marche.

“Quand on regarde la complexité des tissus musculaires humains qui permettent la bipédie et la variété de mouvements que cet ensemble rend possible, on constate que les robots sont nécessairement une simplification et que cette simplification va avoir une incidence sur la variété de comportements moteurs du robot”. Jena Walker, un autre robot bipède, est lui capable de faire différents types de mouvement : il est capable de marcher naturellement, de sautiller, de reculer ou même de faire le Moonwalk de Michael Jackson. Cette diversité de mouvements est liée à des ressorts biotiques qui facilitent ses déplacements tout en minimisant le nombre de moteurs utiles pour le faire marcher.

Fish Robot Wanda est lui un robot nageur qui n’est doté que d’un moteur. Sa capacité à nager est surtout liée à l’étude du poids du corps concentré en son centre, et à son aileron mobile qui lui permet de plonger et remonter… bref à une étude approfondie des mouvements des poissons pour simplifier les propriétés mécaniques tout en leur conférant l’essentiel de celles-ci.

robotliftdiagramvonkarman
Image : L’efficacité énergétique comparée des animaux et des robots, par Fumiyada Iida.

Le diagramme de l’efficacité énergétique comparée des animaux et des machines (s’inspirant des travaux de Gabrielli von Karman sur la performance des véhicules), montre que les êtres vivants ont une efficacité énergétique bien plus optimale que les robots. Globalement, les robots se déplacent plus lentement et consomment plus d’énergie que les humains. Pour Fumiya Iida cela montre encore l’effort à fournir pour concevoir des robots qui se déplaceront comme des humains.

curved_beam_hooperFumiya Iida et ses collègues ont également travaillé à utiliser la fréquence de résonance pour diminuer la consommation énergétique de leurs robots et augmenter leur capacité de déplacements. Les différents robots qu’ils ont produits (Curved Beam Hopper, vidéo) sont construits autour d’une tige élastique qui leur permet de sautiller et dont le mouvement et le comportement se modifient quand on change la courbure de la tige. Leurs mouvements (un peu hystériques) semblent plus naturels et leur efficacité énergétique a été améliorée pour se rapprocher de celle des animaux. C’est tout le but des travaux de Fumiya Iida : extraire le mécanisme du mouvement des animaux qui se cache derrière leur structure biologique pour l’appliquer aux robots.

Le comportement de mouvement des robots demeure souvent simple : ils sont capables de marcher, de sautiller… Mais les robots peuvent-ils apprendre des comportements plus complexes ? En quoi la forme a-t-elle une influence sur ces apprentissages ? Les robots pourront-ils un jour ressembler aux poulains qui apprennent à se coordonner très rapidement dès la naissance ? C’est l’objectif de MiniDog6M, un robot chien articulé doté de 6 moteurs (un à chaque pied et deux dans le corps), ainsi que d’un accéléromètre qui lui permet de savoir dans quelle position il se trouve. Ce robot a appris seul à se mettre debout dans n’importe quelle situation de départ. Là encore, les paramètres de conception veillent à la distribution du poids, à la forme du corps, au placement des moteurs, à la longueur des segments pour développer les possibilités de mouvements.

Au final, conclut Fumiya Iida, il est difficile de savoir si les robots à l’avenir ressembleront plus à des animaux plutôt qu’à R2D2 ou C6PO. Ce qui est certain, c’est que la dynamique mécanique joue un rôle important. “La forme des robots à venir va dépendre de leur stabilité, de la vitesse, de l’efficacité énergétique, de leurs capacités d’apprentissage et surtout de la diversité des comportements qu’on voudra leur faire prendre.”

Ils vont dépendre de cette “mécanique dynamique” que Fumiya Iida définit difficilement, comme les différents mouvements dont notre corps est capable, sans utiliser nécessairement les moteurs musculaires, comme quand on balance un bras ballant ou quand la jambe s’articule quand on marche. Si le corps humain est toujours sous contrôle, lui, peut-être que les ressorts mécaniques peuvent aider les robots à fonctionner mieux, en complément des moteurs qui les actionnent. Le but n’est pas de faire des robots qui ressemblent aux animaux, mais qui se comportent comme eux, de façon familière plus que mécanique. Que nous ayons envie de robots avec une forme humaine, et ce d’autant plus qu’on imagine qu’ils vivront avec nous et dans des environnements bâtis pour l’homme, n’en fait pas un passage obligé.

L’influence de la domestication

James Auger est designer et enseigne au département d’interaction du Royal College of Art de Londres (RCA) où il s’occupe de la recherche . Il n’est pas roboticien, prévient-il comme pour s’excuser, ce qui ne l’empêche pas d’être concepteur de robots, comme il nous l’avait magnifiquement expliqué à Lift en 2009. La promesse des robots domestiqués, auxquels nous rêvons depuis 70 ans, s’apprête à devenir une réalité (voir sa présentation (.pdf)). Ils commencent à pénétrer nos espaces les plus familiers, franchir la porte de nos maisons. Pour autant, il n’est pas simple de deviner à quoi ils ressembleront. Quand on demande à un architecte à quoi ressemblera le bâtiment du futur, on devine vite qu’il faut un contexte pour l’imaginer. Les rêves technologiques incarnent la propension des technologies à aller au-delà de ce qui est faisable comme l’explique George Basalla dans L’évolution de la technologie. Toute technologie avancée ne peut-être distinguée de la magie. Mais les robots n’ont pas encore pénétré nos maisons, et le rêve ne cesse d’être redéfini encore et encore par les techniciens.

Comment les robots doivent-ils être dans nos maisons ? Quand on fait de la conception de robots, il faut réfléchir à leur véritable présence. Et James Auger de nous inviter à regarder nos compagnons domestiques, les chiens, exemple parfait de domestication, qui, en 15 000 ans sont passés d’animaux sauvages à des bêtes qui couchent dans nos lits. Quand on observe l’évolution des ordinateurs de l’EDSAC à l’iMac, on voit qu’il y a bien une domestication à l’oeuvre. L’ordinateur s’est intégré à nos environnements familiaux, explique-t-il en faisant référence aux travaux de James Gibson. Il en sera de même pour les robots, prédit James Auger.

Dans le design la forme et la fonction sont liées : les robots qui vont pénétrer nos maisons devront également avoir une forme et une fonction associées. Pour l’instant, on utilise des formes particulières pour les faire pénétrer dans nos maisons et évoluer dans nos environnements (anthropomorphisme, zoomorphisme et pédomorphisme, c’est à dire le fait de faire ressembler les robots à des hommes, à des animaux ou à des enfants). Mais les ordinateurs également sont entrés dans nos maisons via une forme particulière – les consoles de jeux -, en piratant une technologie familière : la télévision.

James Auger évoque bien sûr ses robots autonomes carnivores, qui attrapent des mouches ou des souris pour produire l’énergie nécessaire à leur fonctionnement. Ces cinq robots ressemblent plus à des produits domestiques autonomes (une horloge, une lampe, une table…) qu’à des robots. Ils sont plus proches des plantes qui vivent et meurent que des machines.

Vidéo : Présentation vidéo des Carnivorous Domestic Entertainment Robots d’Auger-Loizeau sur Vimeo.

Mais il en évoque d’autres qui montrent un environnement robotisé plutôt qu’un robot humanisé, comme Laundry with Robots de Diego Trujillo, étudiant au RCA.

trujillo3
Image : des draps et des tasses conçues pour les hommes et les robots, par Diego Trujillo.

Pour Diego Trujillo, partager son existence avec les robots demande de s’adapter aux contraintes qui sont les leurs : nos draps ont donc des codes couleurs pour que les robots sachent les plier, nos tasses ont des anses pour les humains et d’autres pour les robots… Un autre étudiant du RCA, Mark McKKeague a lui réfléchit aux sons que pourraient produire les robots quand ils se déplacent : miaulement de chats, bruits de pantoufles ou de chaussures… voir, pour les rendre plus familiers à nos oreilles encore, bruits humains involontaires (craquements de doigts, gargouillis d’estomacs et autres pets…). Et de conclure par une vidéo, celle d’un robot lanceur de balle qui s’amuse avec un chien, rendant le robot plus canin encore, comme si les deux, l’animal et la machine, s’amusaient ensemble.

“Sommes-nous là face à des robots ?”, interroge Laurent Haug organisateur de la conférence. “Avons-nous besoin de faire des distinctions entre les robots ?”, répond James Auger en précisant qu’il ne connait pas de classification claire de la nature des robots. “Les objets du quotidien vont-ils devenir des robots, ou va-t-il falloir introduire des robots radicalement différents des objets que nous connaissons déjà dans nos environnements ?” questionne encore Laurent Haug. Nous mettons du temps à accepter des objets étrangers dans les environnements familiers de nos maisons, comme nous avons mis du temps à accepter quelque chose d’aussi courant que le téléphone. Donner des formes connues permet juste de gagner du temps.

Au-delà de la robotique…

Dominique Sciamma, designer et directeur du développement et de la recherche au Strate College, une école de Design, rappelle que les designers s’interrogent souvent sur la forme d’une question avant d’y répondre. Quand on parle de robots, nous savons tous à quoi ressemble ce qu’on essaye de nous vendre comme robot. Mais on a plus de mal à imaginer nos objets du quotidien devenir des robots. “Car demain, tous les objets seront capables de percevoir leur environnement, de se le représenter, de décider et d’agir en fonction. Tant et si bien qu’on peut se demander si la forme est vraiment importante”.

La question de la forme est peu intéressante, explique le designer, ce sont plutôt les gens et leurs comportements qui en décideront. “Car ce sont les comportements qui sont le vecteur de notre relation aux objets. On a tous envie d’être l’ami de R2D2, car ses comportements sont imprévisibles, généreux, universels. L’important repose bien sur la relation qu’on bâtit avec nos objets, à l’image de Paro ce phoque robotique utilisée par certaines maisons de retraite comme traitement de la maladie d’Alzheimer. L’important n’est pas la technologie, c’est ce qu’on va faire avec ! Que va-t-il se passer de nouveau entre les utilisateurs et ce rebot !”

Et Dominique Sciamma d’en appeler à la pensée magique ! La technologie, la raison, le marketing qui nous constituent ne sont pas l’essentiel. L’important ce sont les relations que nous allons avoir avec nos objets, une théière, une pendule, un chandelier… comme nous le propose Disney dans La Belle et la Bête.

robottorobjects
Image : Il faut passer des robots aux “Robjects”, c’est-à-dire aux objets robotisés, explique Dominique Sciamma dans sa présentation.

Pour illustrer cela, Dominique énumère plusieurs projets d’étudiants du Strate College (voir sa présentation .pdf) comme le Jardin des Amours qu’on pourra voir en juin à Futur en Seine, qui propose 3 robots mobiles : un banc, une poubelle et un luminaire qui ont des relations entre eux quand on ne se sert pas d’eux. Ces éléments d’un jardin public marivaudent, et la nature des services qu’ils portent va être changée à mesure qu’ils se donnent en spectacle.

Arnaud Deloustal en 2008 a travaillé sur OBOE, un robot humanoïde de service qui n’a d’autre objet que d’observer la personne avec qui il vit, pour constituer une base de souvenirs après qui va écouter la personne avec qui il vit, qui va l’observer… Et le jour où cette personne va mourir, le coeur du robot, celui où les souvenirs sont conservés, va pouvoir transmettre et remettre des souvenirs du défunt, ses gestuels, ses tics, ses habitudes…

Living Toys d’Arnaud Lecat est un projet d’objets robotisés qui font émergés des comportements nouveaux quand ils sont placés les uns à côté des autres.

Metis (vidéo) est un prototype de bras bionique imaginé par C.Darius Delaunay-Driquert qui écoute le corps humain. A la mort de son porteur, il permet à une autre personne de revivre les mouvements de celui qui l’a porté.

Jéremy Dubé a lui imaginé avec Rebirth un utérus artificiel dans un robot, comme si la machine pouvait être la seule protectrice de l’humanité…

Mais Dominique Sciamma a gardé le meilleur pour la fin. En présentant la “cuisine vivante” de Michaël Harboun (vidéo). Une cuisine qui s’inspire de la Claytronics (un programme de recherche de l’université Carnegie Mellon espérant construire des robots nanométriques permettant de les assembler pour construire tout et n’importe quoi, comme nous l’expliquait Rémi Sussan). Ici, la cuisine se transforme pour répondre à vos moindres besoins…


Vidéo : La cuisine vivante de Michaël Harboun.

“Plus que les formes, les comportements ou les usages, ce sont les relations que nous entretenons avec nos objets qui s’apprêtent à instaurer un ordre radicalement nouveau. Nous allons avoir des relations, c’est-à-dire des liens, des disputes, des sentiments entre nous et nos objets. Une relation qui induit tous les enjeux du design. Ce sont les designers qui vont transformer les objets technologiques en objets “humains” par lesquels la relation sera transformée”, conclut Dominique Sciamma en responsable d’une école de Design cherchant des débouchés pour ses étudiants… “Nous projetons sur nos objets notre capacité à les aimer et la techno va nous permettre de la tenir : ils vont nous aimer !”

Rétroliens

  1. Revue des sciences 05/11 | Jean Zin

6 commentaires

  1. par Gedel

    je pense qu’il y a une erreur dans la phrase ” montre que les êtres vivants ont une efficacité énergétique modeste.” vous parlez des robots bien-sûr…
    Merci pour vos articles !

  2. Vous avez raison Gedel, mais en fait, ceux qui ont une bonne efficacité énergétique, ce sont les êtres vivants. Elle est bien meilleure que les robots. Nous consommons très peu d’énergie pour nous déplacer très bien. ;-) – Corrigé !

  3. par Cheshire cat

    Les robots ont une meilleurs efficacité énergétique globale

    Le rendement solaire des plantes est inférieur au rendement de capteur solaire

    Les batteries ont une capacité actuelle de 700 WH / kg

    Les actuators consomment AUTANT d’énergie

    attendez de voir les muscles artificiele

    attendre de comprendre qu’avec de l’impression 3D vous pouvez construire un android a la chaine en quelques minutes

    attendez de comprendre les nouveaux matériaux et leur possibilité

    attendez de comprendre qu’un cerveau composé de synapse artificielle

    sera plus efficace qu’un cerveau d’humain

    FU

  4. par Cheshire cat

    On a affaire a des imbéciles qui s’enferment dans des mensonges pour protéger le peu de santé mentale et de conscience qu’ils ont !

    regardez la réalité en face

  5. par Khlo

    Quel beau ramassis de conneries que vous pondez là Cheshire cat. Et quelle ignorance parfaite et bien crasse des sciences les plus diverses, qui touchent tant les êtres vivants que les machines.

    C’est bien de disposer de beaucoup de puissance au kg, sauf que ça ne sert à rien lorsque les processus ayant besoin d’énergie ne sont pas optimisés. Un être humain produit certes moins d’énergie qu’un robot avec la batterie la plus performante, mais le rendement des cellules, qui utilisent cette énergie, est d’un tout autre ordre, et c’est ce qu’explique cet article : cela demande bien moins d’énergie à un humain de se mouvoir qu’à un robot, à masse égale.
    Ne parlons même pas de l’optimisation du mouvement, tant par la physiologie que par les processus cognitifs ; vous risqueriez d’être encore plus paumé et malheureux de voir que vous racontez n’importe quoi.

    Bref, du blabla creux qui ne repose sur rien à part vos fantasmes et ce que vous avez envie de croire. Ben faites donc, c’est rigolo à lire.