Pour comprendre l’homme, rien ne vaut un robot !

« L’un des plus grands mystères du monde qui nous entoure, c’est la manière dont les enfants grandissent, la manière dont ils apprennent à découvrir le monde, leur corps, les autres… », estime le roboticien Pierre-Yves Oudeyer (@pyoudeyer), directeur de recherche à l’Inria et responsable de l’équipe Flowers, sur la scène de Lift France 2013. Or, le développement cognitif d’un enfant prend place à plusieurs échelles : à l’échelle des cellules, des organes (comme le cerveau), du corps et de son environnement physique, mais aussi au niveau de l’individu et de son environnement social ainsi qu’au niveau de toute une population. Et tout cela entretient des relations complexes. « Dans le génome, on ne trouve pas un plan pour construire un organisme. Les organismes qui ont le même génome ne donnent pas forcément lieu au même organisme. Nous reposons sur un système complexe. L’individu se construit en interaction avec son environnement, ce qui signifie qu’il faut une approche systémique pour le comprendre. »

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Image : Pierre-Yves Oudeyer sur la scène de Lift France à Marseille, photographié par la Fing.

L’observation et la verbalisation, qui sont les outils des sciences humaines et du vivant, sont-elles des outils suffisants pour comprendre cette complexité ? Pour Pierre-Yves Oudeyer, cela ne suffit pas. Nous avons besoin des mathématiques pour modéliser et faire des simulations que ce soit pour comprendre les galaxies, le climat ou la formation du vivant. Et si le développement cognitif d’un enfant est encore plus compliqué, alors nous avons aussi besoin de tenter de le simuler. Les simulations algorithmiques nous ont permis de comprendre les sociétés d’insectes. Et depuis une dizaine d’années, on utilise des robots pour tenter de comprendre le développement de l’enfant, parce que le corps et ses propriétés physiques jouent assurément un rôle fondamental dans le développement cognitif.

« On comprend mal pourquoi on marche avec deux jambes et nous sommes encore plus loin de comprendre comment les enfants l’apprennent ». Visiblement, marcher n’est pas calculer, souligne-t-il dans sa présentation (.pdf). La démarche peu naturelle des robots humanoïdes, comme Asimo, le robot humanoïde de Honda, le montre bien. Même si la manière de construire ces robots s’inspire du vivant, le résultat en est souvent très éloigné. « Des milliers de calculs à la seconde permettent certes de faire que ces robots se déplacent sur des jambes, mais cela ne permet pas qu’ils marchent d’une manière naturelle ». Pour trouver une manière plus naturelle de marcher, il faut se tourner vers les travaux de Tad McGeer, qui, il y a 20 ans, a construit une paire de jambes mécaniques sans moteur, en reproduisant la géométrie de la marche humaine (vidéo). « La structure totalement mécanique qu’il inventa génère une marche naturelle et stable et démontre que la marche s’auto-organise, c’est-à-dire qu’elle nait d’une interaction physique entre le corps et la gravité qui génère un ordre, un fonctionnement qui n’est pas programmé par les gènes. » Une expérience qui aurait été impossible à réaliser avec un animal… « Seul un robot a permis de comprendre la marche », estime, enthousiaste Pierre-Yves Oudeyer.

L’une des caractéristiques de l’homme est qu’il sait apprendre par lui-même, rappelle Pierre-Yves Oudeyer. Les apprentissages de l’enfant se font progressivement et dans un ordre particulier… Il apprend d’abord à tenir sa tête droite, puis à avancer en rampant, puis à se tenir debout, puis à marcher sur ses jambes. Tous nos apprentissages ne sont pourtant pas préprogrammés dans notre génome… Mais pourquoi les enfants veulent-ils apprendre à marcher sur leurs jambes ? Bien sûr, l’environnement social est moteur, mais cela ne suffit pas. La curiosité a certainement un rôle. Beaucoup de travaux de psychologie se sont récemment intéressés à comprendre notre motivation à pratiquer quelque chose pour le pur plaisir de le pratiquer. Mais force est de reconnaître qu’on ne sait pas encore grand-chose de la curiosité en neurosciences, souligne le chercheur.

A l’Inria, son équipe s’intéresse à comment les robots apprennent. Pour cela, il a fallu leur apprendre à trier leurs apprentissages, pour qu’ils retiennent ceux où ils gagnent en apprentissage des autres. Dans l’expérimentation Playground Experiment, le robot est amené à faire des expériences d’apprentissages, tout d’abord avec son corps : le robot doit apprendre à manipuler des objets alors que son programme ne lui a pas appris à le faire. On se rend compte alors que le comportement des robots s’organise en phases comportementales de plus en plus complexes… L’expérience Ergo Robots qui se tenait à la Fondation Cartier, a prolongé cette expérience sur comment le corps apprend d’une expérience sur l’apprentissage du langage. Dans cette installation, les robots interagissaient entre eux et avec les visiteurs pour négocier des mots pour désigner leurs environnements. Ils jouaient entre eux à des jeux de langage consistant à montrer des objets et leur donner un nom. Chaque robot agissant de la même manière, ils mettent ensuite à jour entre eux leurs modèles de vocabulaire en pair à pair… De nouvelles conventions linguistiques se forment entre eux, se cristallisent, qui leur sont propres (vidéo). Si on ajoute d’autres robots au dispositif, ils inventent d’autres conventions… En fait, comme l’explique Pierre-Yves Oudeyer dans son dernier livre, Aux sources de la parole, le corps joue un rôle central dans l’acquisition de la parole. Et on s’en rend compte grâce aux robots, qui permettent de faire du corps une variable expérimentale et de poser la question : « qu’elle est l’influence de la forme du corps dans l’acquisition du langage ? »

Pour répondre à cette question, il fallait pouvoir utiliser des robots dont on pouvait modifier facilement le corps, ce qui n’est pas vraiment le cas des robots disponibles que les chercheurs utilisent dans leurs recherches. D’où l’idée de créer un robot au corps plus facilement modifiable. C’est tout l’enjeu du projet de robot humanoïde Poppy (@poppy_project). Un robot construit à l’aide des techniques d’impression 3D afin de le doter d’un corps modifiable.

C’est un robot humanoïde open source français, « à construire soi-même », dont le squelette s’imprime (pas les moteurs). Il s’avère relativement peu coûteux à construire (il faut compter environ 6000 euros de pièces et composants et deux jours de montage) et dont la morphologie est basée sur les recherches de Tad McGeer. On peut ainsi faire varier la forme des jambes pour le rendre plus stable, et il est doté d’une colonne multiarticulée qui permet de nouvelles possibilités d’équilibrage et de marche… Le robot est livré avec des composants logiciels permettant de programmer des comportements. Et surtout, il va permettre de confirmer des intuitions déjà avancées sur la marche et le déplacement, et montrer qu’en modifiant physiquement les robots, la structure de la langue qu’ils inventent est différente.

Poppy Overview from Poppy Project on Vimeo.

Dans cette présentation, la forme rejoint le fond. Les techniques (impression 3D, DIY…) et les valeurs (open source) des makers sont utilisées pour concevoir un robot… et fonctionnent comme une illustration concrète de la manière dont ces technologies changent notre rapport à la production d’objet. Le « produire autrement » qui donnait son titre à cette conférence Lift s’incarne…

Sur le fond, les propos de Pierre-Yves Oudeyer vont bien plus loin que le thème de cette édition de Lift. Ils me rappelaient une nouvelle de l’auteur de hard science-fiction Ted Chiang dans le recueil La Tour de Babylone, « L’histoire de ta vie », où une linguiste confrontée à des extra-terrestres qui ont une apparence physique radicalement différente de la nôtre (ils sont désignés comme des « heptapodes »), tente d’établir un dialogue, sans grand succès, tant justement la morphologie a un impact sur la structuration même de la pensée… et rend la communication entre les deux espèces impossibles.

Non seulement le langage modèle ou reflète notre compréhension du monde, mais notre corporalité même semble y jouer un rôle majeur… Les recherches de Pierre-Yves Oudeyer et ses équipes semblent surtout venir le confirmer.

Hubert Guillaud

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2 commentaires

  1. Et si pour comprendre l’homme, on s’occupait plutôt tout simplement … de lui demander ?

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