Une nouvelle architecture du contrôle du chaos dans le comportement d'un robot
Des scientifiques allemands ont mis au point une méthode plus simple pour qu'un robot autonome puisse effectuer diverses tâches. Ce robot à six membres imite les comportements des hommes et des animaux, et peut maintenant effectuer les mêmes tâches avec moins d'efforts et une plus grande souplesse. Les résultats de l'étude, publiés dans la revue Nature Physics, s'inscrivent dans le projet PACO-PLUS («Perception, action and cognition through learning of object-action complexes»), financé par l'UE avec près de 7 millions d'euros au titre du thème «Technologies de la société de l'information» du sixième programme-cadre (6e PC). Chez l'homme comme chez les autres animaux, des activités telles que la marche ou la respiration sont contrôlées par de petits circuits de neurones appelés générateurs de rythmes moteurs (central pattern generators ou CPG). Les scientifiques ont utilisé le même principe pour concevoir des robots capables de marcher, avec en général un CPG pour chaque type de marche (ou de déplacement). Les informations d'environnement immédiat sont envoyées au robot par des capteurs. Celles-ci peuvent par exemple indiquer un obstacle sur sa trajectoire ou l'approche d'une montée, et le robot choisit alors le CPG pour contrôler le déplacement approprié. Les membres de l'équipe, issus de divers instituts des villes de Göttingen et de Hanovre en Allemagne, ont conçu une méthode pour que leur robot n'utilise qu'un seul CPG, capable de générer toute une gamme de démarches et même de passer de l'une à l'autre. Le système se compose de 18 détecteurs qui pilotent 18 moteurs, et peut générer 11 modèles comportementaux de base (par exemple l'orientation, le déplacement et l'auto-protection) ainsi que leurs combinaisons. Dans leur article, les scientifiques exposent que le signal de contrôle s'adapte rapidement et de manière réversible à de nouvelles situations, et peut aussi gérer l'apprentissage et le stockage à long terme de réponses motrices utiles: «Ainsi, ce contrôle représente une méthode puissante mais simple d'auto-organisation de comportements polyvalents chez des agents autonomes disposant de nombreux degrés de liberté». Le CPG conçu par l'équipe est un petit réseau constitué de deux éléments de circuit, et le secret de sa réussite tient dans le «contrôle du chaos». Lorsque l'activité du CPG n'est pas contrôlée, elle est chaotique. Cependant, elle peut être contrôlée par les informations venant des détecteurs, et transformée en un rythme régulier qui décide de la démarche appropriée. Selon le signal venant des récepteurs, le système génère des modèles différents et donc des démarches différentes. Le robot peut ainsi s'adapter rapidement à des changements, comme monter et descendre une colline, sur un sol irrégulier et tout en évitant les obstacles sur son chemin. En outre, le fonctionnement chaotique du circuit neuronique permet au robot de se libérer s'il est, par exemple, piégé dans un trou. Mieux encore, si le robot doit effectuer la même tâche une nouvelle fois, il adoptera immédiatement la démarche appropriée en se souvenant de la première expérience. Les scientifiques comptent équiper le robot d'un système de mémoire qui améliorera sa capacité à réagir aux changements dans son environnement. Il pourra ainsi terminer un mouvement même si le stimulus cesse, par exemple si l'on retire l'obstacle dans l'expérience précédente. Le Dr Marc Timme de l'institut Max Planck de dynamique et d'auto-organisation de Göttingen explique qu'avec cette mémoire motrice, le robot pourra effectuer des prévisions et planifier ses mouvements.
Pays
Allemagne