Les bactéries le font. Les virus le font. Les vers, les mammifères et même les abeilles - ils le font tous. Tout être vivant sur Terre se reproduit, qu'il soit asexué (ennuyeux) ou sexuel (amusant). Les robots ne font pas ça. Les machines en acier ne sont pas très intéressées par la reproduction. Mais peut-être qu'ils peuvent apprendre. Les scientifiques en robotique évolutionniste tentent de forcer les machines à s'adapter au monde et à se reproduire par elles-mêmes, comme des organismes biologiques.
Par exemple, un jour deux robots particulièrement bien adaptés à un certain environnement pourront combiner leurs gènes (d'accord, du code) pour créer un petit robot enfant à l'aide d'une imprimante 3D, qui aura la puissance de ses deux ancêtres. Si cette approche fonctionne, elle pourrait conduire à des robots qui se construisent eux-mêmes, créant des morphologies et des comportements parfaitement adaptés dont les ingénieurs humains n'ont jamais rêvé.
Enfants robot
Cela semble étrange et un peu troublant, mais la robotique évolutive fait déjà des projets fantastiques. Des ingénieurs en Australie, par exemple, ont développé des jambes robotiques l'année dernière, générant d'abord 20 formes au hasard. Dans une simulation virtuelle, ils ont testé dans quelle mesure chacun d'eux marcherait sur différentes surfaces, c'est-à-dire testé la «convenance» en termes de survie du plus apte. Ensuite, ils ont pris les meilleurs interprètes et les ont «jumelés» pour produire des jambes similaires - c'est-à-dire des enfants. Les chercheurs l'ont fait encore et encore, génération après génération, et ont créé des jambes étonnamment adaptées pour marcher sur un sol dur, du gravier ou de l'eau. Les dessins sont fous - comme les gens des arbres dansant des danses Fortnite (bon pour un sol solide)et pattes d'éléphant étrangement déformées (bon pour l'eau).
Quelle est l'idée principale? Traditionnellement, lorsque les ingénieurs commencent à concevoir un robot, ils ont tendance à utiliser de vieilles idées. Pourquoi les rovers ont-ils six roues? Parce que les voitures à six roues ont bien fonctionné sur Mars auparavant. Cependant, les concepteurs ont peut-être manqué quelque chose. La beauté de l'évolution est qu'elle se heurte constamment à des idées folles. Personne, par exemple, n'a développé un champignon pour pénétrer et contrôler les fourmis dans une forêt pluvieuse - une stratégie inhabituelle qui vient de la génération de mutations aléatoires et de la sélection naturelle.
Comme dans la nature, ce sont les mutations qui détermineront l'évolution des espèces de robots. La variété est importante. Lorsque deux organismes produisent un enfant, leurs gènes se combinent, mais des mutations les pénètrent également, ce qui peut conduire à l'apparition de traits uniques chez l'enfant, comme un motif légèrement modifié sur les ailes. Ce type de mutation rend la progéniture plus ou moins adaptée à un environnement particulier. S'il s'agit d'une mutation défavorable, l'animal ne se reproduit pas aussi efficacement (ou ne se reproduit pas du tout), et ces gènes mutants ne sont pas transmis à la génération suivante.
Découvrez ce que prépare l'informaticien Gush Ayben de l'Université libre d'Amsterdam. Il prend deux robots relativement simples, constitués de modules connectés, et les combine, combinant leurs «génomes» qui transportent des informations, par exemple, sur la coloration. Cela ajoute également du bruit à cette combinaison de données, qui imite une mutation biologique, modifiant légèrement la progéniture afin qu'elle ne soit pas seulement un mélange parental. «Un parent est complètement vert, l'autre est complètement bleu», dit Ayben. «Pour un enfant, certains modules seront bleus, certains verts, mais la tête est blanche. C'est un effet mutationnel."
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Et avec ce changement, un nouveau type de créativité émerge dans la conception robotique. «Cela vous donne de la variété et la possibilité d'explorer des zones de l'espace de conception dans lesquelles vous n'allez pas normalement», explique le chercheur David Howard, qui a développé le système de jambe en évolution et a récemment publié un article sur la robotique évolutive dans Nature Machine Intelligence. "L'une des choses qui rend l'évolution naturelle puissante est l'idée qu'elle peut réellement adapter une créature à son environnement."
L'idée est que les robots s'adaptent à des niches dans un environnement spécifique de manière similaire. Disons que vous voulez un robot qui peut explorer la jungle par lui-même. Cela signifie qu'il a besoin d'algorithmes qui contrôlent la façon dont il se déplace dans la végétation, ainsi que d'une morphologie qui convient à la forêt dense (donc pas de rotors). Vous devez d'abord modéliser cet environnement de navigation, choisir et sélectionner les robots qui font le meilleur travail, puis concevoir des machines physiques légèrement modifiées sur cette base.
«Nous nous sommes retrouvés avec un grand nombre de petits robots simples et peu coûteux à fabriquer», explique Howard. "Nous les expédierons et certains seront meilleurs que d'autres." Si le robot ne revient pas, il n’est pas «en forme» - la sélection naturelle en action. Ceux qui le feront lanceront une nouvelle génération qui sera automatiquement imprimée en 3D. Ainsi, les espèces robotiques évoluent. Howard pense que de tels systèmes seront courants dans 20 ans.
À propos des imprimantes 3D
Les matériaux à partir desquels ces robots seront fabriqués présentent peu de problèmes. «Si l'impression 3D se développe plus rapidement, cette idée devient une réalité, mais les imprimantes modernes sont très lentes», explique Juan Cristobal Zagal, qui étudie la robotique évolutionniste à l'Université du Chili. Les machines et les documents imprimés sont très chers. Mais les imprimantes 3D peuvent déjà fonctionner avec une variété de matériaux, y compris le métal, ce qui les rendra plus rapides et moins chères.
Dans l'ensemble, la portée et la portée de ces robots dépendront en grande partie de la manière dont ces systèmes évolutifs deviendront créatifs avec les matériaux. Lors de la fabrication de robots conventionnels, les ingénieurs savent quels matériaux utiliser, du métal dans les moteurs à la fibre de carbone dans les membres - et ces connaissances ont évolué au fil des décennies de recherche. Cependant, les robots évolutifs ouvrent une nouvelle approche de l'utilisation des matériaux. Peut-être qu'une jambe en plastique sera meilleure pour marcher dans un certain environnement que la fibre de carbone. Si le robot survit, alors il y a quelque chose dans la combinaison de composants et de matériaux qui le rendait apte au travail ou, dans un sens évolutif, dans sa niche.
Pensez-vous que les robots évolutifs ont un avenir?
Ilya Khel
