Des robots « intelligents » qui collaborent pour accomplir une tâche : réalité ou science-fiction ?

A l’UNamur, Elio Tuci tente de répondre à la question. Robotique, intelligence artificielle, machine learning, algorithmes évolutifs et réseaux neuronaux dynamiques. Coup d’œil sur une recherche passionnante.

Dans la robotique en essaim (Swarm robotics en anglais), on utilise les méthodes d'intelligence artificielle pour développer des systèmes de contrôle d’un groupe de robots autonomes. Il s'agit d'utiliser des robots simples et peu coûteux, qui ont un intérêt individuel assez limité, mais qui, ensemble (via des capacités d'auto-assemblage ou d'auto-organisation) forment un système complexe et robuste.

Elio Tuci conçoit les robots et étudie leur comportement. Inspirée de l’organisation en essaim des insectes sociaux (abeilles, fourmis), cette technologie vise à obtenir un comportement collectif en travaillant sur les individus. Des règles simples peuvent donner naissance à un ensemble complexe de comportements en essaim, voire à des comportements émergents. Une composante clé de l'essaim est l’interaction entre ses membres, établissant un système de retours en boucle qui vise à la coopération du groupe.

Equipés d’un système de contrôle individuel autonome et de capteurs divers, les robots sont anonymes et communiquent entre eux sans savoir combien d’individus sont impliqués.  Les avantages ?  Tous les robots sont identiques et non spécialisés : ils peuvent jouer tous les rôles.  Chaque robot est indépendant et on peut donc ajouter ou retirer des individus du groupe sans perturber les actions collectives.

Les réseaux neuronaux dynamiques

Un système de calcul, inspiré des principes de fonctionnement du système nerveux central des organismes naturels, appelés réseaux neuronaux dynamiques, permet aux robots d’interagir afin de trouver le comportement collectif idéal.  Mais il n’existe pas de théorie infaillible pour obtenir le comportement collectif désiré en travaillant sur les mécanismes du comportement individuel. Ceci est dû principalement au fait qu’il est impossible de prévoir toutes les conditions d’une situation et toutes les réactions individuelles qui vont induire le comportement collectif attendu.

Une expérience (voir la vidéo) a été réalisée récemment. Il s’agissait pour les robots de déplacer un objet rectangulaire, trop lourd pour un seul individu.  Un comportement collectif était donc nécessaire pour accomplir la tâche.  La forme de l’objet (un rectangle) impliquait par exemple que les robots trouvent une direction commune dans laquelle le déplacer.  Après plusieurs essais et de multiples ajustements, on constate que les robots mettent un temps à s’ajuster mais finalement, parviennent à déplacer l’objet tous ensemble dans la même direction.  Cela a l’air simple mais en réalité, c’est extrêmement étonnant car, rappelez-vous, personne ne contrôle ces robots !

Le champ des applications possibles est vaste.  On pourrait par exemple imaginer un système d’agriculture de précision où des drones autonomes agiraient sur certaines plantes plutôt que sur le champ entier.  Ou encore des groupes de robots qui travaillent dans un environnement hostile comme par exemple une centrale nucléaire ou qui recherchent des survivants à l’intérieur d’édifices effondrés suite à un séisme, etc.

L’équipe d’Elio Tuci souhaite accueillir de futurs étudiants et développer des projets collaboratifs.  Avis aux amateurs !

 

Contact : Elio Tuci - elio.tuci@unamur.be