Pourquoi l'amélioration de la conception des robots est essentielle pour réaliser une véritable intelligence

Grâce à l'intelligence artificielle, les robots peuvent déjà effectuer de nombreuses tâches qui nécessiteraient autrement les humains. Dans cette interview, Edoardo Milana, professeur junior de machines souples du Département de génie des microsystèmes de l'Université de Freiburg, explique comment l'amélioration de la conception et de la mécanique innovante élargisse la gamme d'applications de ces machines.

Pourquoi a-t-il besoin d'une alternative aux robots conventionnels?

Les robots peuvent déjà effectuer des choses incroyables avec l'aide de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique. Cependant, toute cette intelligence est concentrée dans le logiciel – le cerveau – et aucune orientation comparable n'est placée sur la conception mécanique – le corps. En tant que tels, les robots ressemblent à peu près aux marionnettes. Le logiciel est utilisé pour essayer d'exercer un contrôle total sur tous les mouvements du corps.

Cette approche nécessite que le matériel soit très simple d'un point de vue mécanique et plus facile à utiliser à l'aide de microcontrôleurs numériques. Selon la zone d'application, cela peut être suffisant et même nécessaire pour répondre aux exigences de précision et de force élevées. Cependant, lorsque nous examinons l'efficacité du mouvement et l'agilité, les performances des robots ne sont pas loin de celles des êtres vivants.

Néanmoins, il y a déjà des robots qui imitent les animaux, comme les chiens et les chats

Ces quadrupèdes – et même les humanoïdes – sont des chefs-d'œuvre d'ingénierie impressionnants, cependant, ils ne peuvent pas rivaliser avec de vrais animaux en termes d'agilité de mouvement. Ils consomment également beaucoup d'énergie pour se déplacer, tandis que les animaux et les humains peuvent effectuer des mouvements beaucoup plus complexes en utilisant beaucoup moins d'énergie. Une marche quadrupée à rythme normal consomme environ 300 watts en moyenne pour conduire ses 12 moteurs, les «muscles» du robot, tandis qu'un chien consomme 30 watt pour activer des centaines de muscles.

Cela est possible car, dans la nature, les mouvements reposent fortement sur les propriétés mécaniques du corps, qui s'adapte passivement et activement aux forces externes exercées par l'environnement, exploitant la conformité des matériaux biologiques. Au-delà du contrôle numérique, l'accent mis sur la robotique devrait également être de mettre en œuvre l'intelligence, ou «l'intelligence incarnée», dans la conception du robot. Cela libérerait la capacité informatique et l'énergie actuellement utilisées pour un contrôle de mouvement de bas niveau pour les opérations logiques de haut niveau du robot, telles que le raisonnement, la planification et la perception.

Le concept d'intelligence incarnée provient des domaines de la philosophie et de la psychologie. Mais qu'est-ce que cela signifie pour vous en tant qu'ingénieur qui développe des robots?

Pour moi, la chose intéressante est que la théorie derrière elle peut être appliquée non seulement aux êtres biologiques, mais aussi aux robots. L'idée de base est que l'interaction physique entre le corps et l'environnement façonne un comportement intelligent. Il ne s'agit pas seulement d'avoir un corps contrôlé par l'esprit – ce contrôle réside en partie dans le corps lui-même et dans la façon dont il interagit avec l'esprit.

En robotique, cela signifie que si nous voulons un robot vraiment intelligent, nous ne pouvons pas simplement construire un corps composé de deux ou trois barres métalliques et de quelques articulations, puis mettez un ordinateur très intelligent à l'intérieur. Si tel était le cas, nous aurions déjà des robots avec des capacités complètement différentes.

À quoi pourraient plutôt ressembler les robots intelligents?

Je fais des recherches sur des robots mous en matériaux mous, qui pourraient être considérés comme inspirés des organismes biologiques primitifs et aquatiques. Il y a déjà des robots dans ce domaine dont le contrôle est entièrement basé sur les principes physiques, et qui ne nécessitent pas de microcontrôleurs numériques. Ils utilisent les propriétés physiques non linéaires des matériaux mous pour générer les signaux de contrôle qui entraînent le robot.

Avec des chercheurs de Stuttgart, des Pays-Bas et de la Belgique, j'ai écrit un article publié dans Robotique scientifique Présentation de ces robots mous, qui introduit un nouveau concept: le concept de «contrôle physique». Nous avons identifié trois mécanismes de contrôle particuliers pour de tels robots mous.

Un exemple intéressant est les robots avec des vannes auto-oscillatrices. Lorsque la pression de l'air est ajoutée, les vannes s'ouvrent et se ferment à nouveau, augmentant puis libérant la pression de l'air. Cela transmet un signal de pression d'air rythmique à travers le système, contrôlant le mouvement des pièces de robot individuelles.

À l'avenir, nous devrons trouver un compromis: nous ne pourrons pas gérer sans logiciels et microcontrôleurs en robotique, mais nous pouvons réaliser beaucoup grâce à une meilleure conception corporelle de robot.