Favoriser l’auto-apprentissage et l’auto-adaptation des matériaux, et non des personnes
Les oiseaux, les abeilles et les arbres ont un comportement important en commun. Dans leurs collectifs respectifs – leurs volées, essaims et forêts – chaque membre individuel a la capacité de recevoir et d’échanger des signaux, de s’adapter aux conditions environnementales changeantes et d’améliorer leur fonctionnement sans que personne ne les dirige. Inspiré par ce comportement complexe, le projet IMMENSE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, s’est donné pour objectif de déterminer si les matériaux et les structures peuvent être dotés de processus qui le simulent, en d’autres termes, s’ils peuvent devenir sensibles.
Sur la voie de la sensibilité
Un matériau ou une structure sensible doit être capable d’envoyer et de recevoir des signaux, de les interpréter et de les comparer, et donc d’auto-apprendre et de s’auto-adapter. Mais qu’est-ce que cela signifie en pratique? «Une structure sensible pourrait, par exemple, détecter les vibrations et la propagation des ondes au sein de ses éléments, interpréter et classer de manière autonome le type de signaux détectés, et être capable de réagir en modifiant la rigidité de certains de ses éléments afin d’atténuer les conséquences des vibrations causées par des agents externes», explique Alberto Corigliano, ingénieur en structure et coordinateur du projet IMMENSE à l’École polytechnique de Milan, en Italie, dans un article(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) publié sur le site web «Open Access Government». «Un matériau sensible pourrait être capable de détecter à l’avance les défauts locaux et d’activer des mécanismes de libération de substances pour l’auto-réparation.» Pour réaliser cette ambition, IMMENSE utilise la mécanique des solides et des structures, l’interaction fluide-structure et les phénomènes multi-physiques à micro- et méso-échelle, combinés à des matériaux intelligents microstructurés. L’équipe du projet étudie et développe des capteurs innovants bio-inspirés et les combine avec des matériaux intelligents et des métamatériaux capables d’optimiser l’intensité des signaux reçus et de les canaliser là où c’est nécessaire. L’apprentissage et le comportement réactif seront obtenus en utilisant la dynamique complexe des réseaux d’oscillateurs combinée à un matériel innovant pour la classification et la reconnaissance des signaux. Les développements récents dans le domaine de l’informatique analogique permettent de construire des appareils compacts et économes en énergie, capables d’effectuer des calculs de base de manière autonome. Dans une étude(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) menée en 2025, le projet s’est penché sur une méthode intelligente pour concevoir des structures en treillis à l’aide de règles génératives et d’un algorithme décisionnel appelé Monte Carlo Tree Search. En permettant au système d’explorer efficacement de nombreuses conceptions possibles et de se concentrer sur les plus prometteuses, cette approche pourrait être mieux adaptée aux problèmes de construction complexes. Une autre étude(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) IMMENSE décrit comment un capteur piézoélectrique hautement flexible imprimé par jet d’encre peut être créé sur un substrat mince en polyimide. Les tests révèlent que le capteur continue à fonctionner de manière fiable même lorsqu’il est plié brusquement et à plusieurs reprises, ce qui laisse penser que cette nouvelle méthode d’impression pourrait déboucher sur des capteurs abordables et personnalisables pour l’électronique de nouvelle génération. IMMENSE (Inter materials and structures mechanoperception for self learning) doit encore surmonter plusieurs obstacles théoriques et technologiques avant d’atteindre son objectif. Cependant, armé de nouveaux capteurs innovants, d’algorithmes d’apprentissage automatique et de nouveaux systèmes d’interprétation et de classification des signaux, il s’efforce de créer des matériaux sensibles avec des applications prometteuses dans des domaines tels que la biomédecine, l’ingénierie et la construction. Le projet prendra fin en 2029. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet IMMENSE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre)
