Dossier

SubCULTron : des "bancs" de robots au secours de la lagune de Venise

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Surveiller le comportement des eaux de Venise en utilisant plusieurs familles de robots sous-marins dotés de propriétés inspirées du monde animal : telle est l'ambition de ce projet européen hors norme, auquel participe l'Ecole des Mines de Nantes.

Il est rare qu'un projet de recherche présente aussi une dimension poétique, voire philosophique. C'est pourtant le cas avec subCULTron, un projet européen futuriste, dédié à la surveillance de la lagune de Venise. Porté par l'université de Graz, en Autriche, avec le concours de l'Ecole des Mines de Nantes aux côtés de l'Université libre de Bruxelles, de l'Université de Zagreb, d'une société d'électronique de Stuttgart et de La Scola Superiore Santa Anna de Pise, il associe biologistes, roboticiens, experts des robots sous-marins et spécialistes de l'instrumentation. SubCULTron dispose d'un budget de 5 millions d'euros.

L'idée est d'observer les évolutions de la lagune vénitienne à l'aide d'un "écosystème" de trois "familles" de robots dotés d'aptitudes spécifiques, qui se complètent et interagissent. La première est composée de plusieurs centaines de "moules" artificielles ("A-mussels"), d'environ 50 cm de haut, posées sur le fond et capables de "s'éteindre" et de se réactiver. Elles se rechargent grâce aux courants marins. "Ce sont de petites usines qui mesurent différentes variables (température, turbidité, salinité...) de leur environnement", indique Frédéric Boyer, professeur de bio-robotique à l'Ecole des Mines de Nantes.

Deuxième population, une dizaine de "nénuphars" ("Lilypads"), équipés de panneaux solaires et flottant à la surface, dont la "mission" sera de recueillir et de transmettre aux scientifiques les données collectées par les "moules". Enfin, une cinquantaine de "poissons" ("A-fishes") assureront la liaison entre les deux autres groupes de robots, afin de leur fournir l'énergie nécessaire (par simple contact) et de véhiculer les informations. Ils serviront en outre à déplacer les "moules".

 

Un terrain d'expérimentation inédit

 

La lagune de Venise constitue, il est vrai, un milieu particulièrement difficile à analyser. Les caractéristiques de ses eaux varient en effet sans cesse, en particulier à cause de forts courants. Elles sont également soumises à de nombreux aléas: pêche, activités industrielles, pollution biologique, réchauffement climatique... D'où la nécessité de les surveiller en temps réel, sur de très longues périodes, afin de prendre les dispositions nécessaires au sauvetage de la "Sérénissime". Or il est quasi impossible de faire appel à des plongeurs pour effectuer des relevés... "Au-delà de l'enjeu culturel et patrimonial lié à Venise, c'est un magnifique terrain d'expérimentation, avec de multiples contraintes", résume Frédéric Boyer.

Au plan scientifique, le projet est également très ambitieux. L'appel d'offres prévoit d'explorer la notion de "culture" entre plusieurs types de robots. Le dispositif doit en effet pouvoir se déplacer et évoluer dans le temps, en fonction des fluctuations du milieu aquatique. Mieux encore : il doit pouvoir adopter un "comportement collectif" autonome, selon sa position dans la lagune - à l'image de ce qu'on observe chez certains animaux comme les dauphins, capables de développer ensemble certaines techniques de chasse.

L'équipe de roboticiens s'inspire aussi des habitudes d'autres espèces vivantes, et notamment des insectes (blattes, fourmis...). "Pris isolément, aucun individu ne dispose d'une intelligence très développée, observe Frédéric Boyer. Mais avec le nombre, des comportements collectifs "intelligents" apparaissent, qui évoluent avec le temps. Les insectes se montrent capables de résoudre des problèmes complexes, tandis que l’on découvre aujourd’hui que nombre d’animaux sociaux sont capables de développer de véritables "cultures animales". Le projet va donc chercher à imiter avec les robots, ces formes de "culture". "En général, on travaille sur un seul robot et sur une tâche unique. Avec ce projet, nous passons ainsi à l'échelle supérieure, avec plusieurs centaines de machines", ajoute le chercheur.

 

Une autre conception de la robotique

 

Autre source d'inspiration pour les chercheurs : certains poissons comme l'anguille ou la torpille parviennent à s'orienter et se déplacer dans une eau trouble grâce à un champ électrique qu'ils créent et détectent à l'aide  d’organes émetteurs et récepteurs spécifiques. Cette faculté sera utilisée pour les "moules" et les "poissons" de subCULTron. Les chercheurs de l'Ecole des Mines, en particulier, travaillent sur cette question du "sens électrique" des robots-poissons.

Au terme des quatre années du projet, le but est de parvenir à installer un dispositif complet, en plusieurs points de la lagune, et de démontrer que tout fonctionne. Même une panne d'un des robots ne devrait pas altérer le fonctionnement de l'ensemble du dispositif... Certes, tous les objectifs ne seront pas forcément atteints ; mais l'expérience aura à coup sûr permis de produire de la connaissance, de développer de nouvelles technologies, et peut-être de déposer des brevets... De premiers essais, près de l'Arsenal de Venise, ont déjà permis de tester les sous-systèmes et les interactions entre les robots. La prochaine étape ? A l'automne, la mise à l'eau de quelques exemplaires de "moules". Un point critique - parmi d'autres - sera la durée de vie des différents éléments, et notamment leur résistance à la corrosion.

Rien d'étonnant en tout cas si ce projet hors norme, multidisciplinaire, et en outre très "photogénique", a fait l'objet, depuis quelques mois, de dizaines de publications dans plusieurs pays d'Europe... Difficile, il est vrai, de rêver meilleur ambassadeur auprès des jeunes et du "grand public" pour les convaincre de s'intéresser à la science.

 

Les promesses de la robotique "bio-inspirée"

 

Encore peu connue du grand public, la robotique "bio-inspirée" (autrement dit, nourrie de la connaissance des organismes vivants) apparaît comme une alternative à la robotique "traditionnelle", avant tout conçue sur le modèle de l'homme et faisant appel à des technologies souvent très complexes. Le débat est d'ailleurs parfois vif entre les tenants de ces deux conceptions.

"La bio-inspiration est aujourd'hui une tendance forte dans notre domaine et dans d'autres, souligne Frédéric Boyer. C'est une façon de réconcilier la technologie et la nature en s’inspirant des astuces que les animaux ont découverts pour résoudre des problèmes complexes sans mettre en péril leur environnement." Autre conséquence de l’approche, le prix unitaire des robots de subCULTron, ne devrait pas dépasser une centaine d'euros, alors que la production de certains robots "humanoïdes" peut atteindre des coûts vertigineux.

Encore incertaines, les perspectives de cette robotique "différente" paraissent pourtant immenses. Elles concernent des domaines variés, comme l'agriculture, les secours, la surveillance de l'environnement ou les transports. Plusieurs laboratoires de premier plan, notamment aux Etats-Unis (à commencer par le prestigieux MIT) et en Allemagne, travaillent sur ce sujet. Et des prototypes de robots imitant le crabe, la mouche, la chauve-souris, le caméléon ou le poulpe ont déjà été présentés.

 

Le projet subCULTron a reçu le soutien du programme européen H2020 FET .  Il se déroule sur 4 ans.

 

Pour en savoir plus : http://www.subcultron.eu

Création site internet : Agence web Images Créations