Robotique en essaim

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La robotique en essaim est une branche de la robotique appliquant les méthodes d'intelligence distribuée aux systèmes multi-robots. Il s'agit généralement d'utiliser des robots simples, voir simplistes, et peu coûteux, d'un intérêt individuel assez limité, mais qui ensemble forment un système complexe et robuste.

La robotique en essaim cherche à étudier la conception et le comportement des robots. Des règles relativement simples peuvent donner naissance à un ensemble complexe de comportements en essaim. Un composant clé est la communication entre ses membres, établissant un système de retours en boucle qui vise à la coopération du groupe.

Le suivi vidéo est essentiel pour étudier le comportement en essaim d'une manière systématique, même si d'autres méthodes existent, comme le développement récent d'un suivi par ultrasons. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour ériger une méthodologie apte à la conception et à la prévision fiable des essaims lorsqu'on ne connaît que les traits des individus.

Origines[modifier | modifier le code]

La robotique en essaim s'inspire des études entomologiques sur les insectes sociaux tels que les fourmis, les termites ou les abeilles[1]. L'intérêt est la capacité qu'ont ces agents simples à produire collectivement des systèmes intelligents; de cette manière, ils réalisent ensemble des tâches inabordables pour un insecte seul. La robotique en essaim cherche à faire de même avec des robots simples[2]. Comme on le verra plus loin, des propriétés intéressantes découlent de cette situation.

Propriétés[modifier | modifier le code]

À la différence de la plupart des systèmes robotiques répartis, la robotique en essaim insiste sur un grand nombre de robots[3] et promeut la mise à l'échelle, par exemple l'utilisation de communications locales sous forme d'infrarouge ou Sans-Fil. On attend de ces systèmes qu'ils possèdent au moins les trois propriétés suivantes[2]: la robustesse, la flexibilité et la mise à l'échelle. La robustesse implique la capacité de l'essaim à continuer à fonctionner malgré les défaillances de certains individus le composant et/ou les changements qui peuvent survenir dans l'environnement. La flexibilité implique une capacité à proposer des solutions adaptées aux tâches à réaliser. Enfin, la mise à l'échelle implique que l'essaim doit fonctionner quelle que soit sa taille (à partir d'une certaine taille minimum).

Programmation[modifier | modifier le code]

Robotique évolutionnaire[modifier | modifier le code]

Applications[modifier | modifier le code]

La robotique en essaim reste encore étudiée essentiellement en laboratoire, mais on recense un certain nombre de tâches pour lesquelles des applications de ce domaine existent[2]. Ainsi, elle semble parfaitement adaptée à des tâches de surveillance, d'exploration ou de nettoyage de zones[4], telles que surveiller la pollution d'un lac, ou utiliser des drones aériens pour des contrôles météorologiques[5] ou militaires, l'exploration spatiale[6]. On envisage également de les utiliser pour des tâches généralement effectuées par des êtres humains, mais qui se révèlent être particulièrement dangereuses. Ainsi, un essaim pourrait couvrir un champ de mines et les robots seraient sacrifiés sur les mines, évitant ainsi qu'elles explosent sur quelqu'un. Les propriétés des essaims les rendent aussi pour toutes les tâches nécessitant des changements d'échelles ou de la redondance[2], et de manière générale, à toutes les tâches ayant besoin d'effectifs en masses, comme les récoltes ou les exploitations minières.

Références[modifier | modifier le code]

  1. http://www.larecherche.fr/content/recherche/article?id=5941
  2. a, b, c et d (en) Erol Şahin, « Swarm robotics: From sources of inspiration to domains of application », dans Swarm Robotics, Springer Berlin Heidelberg,‎ 2005 (lire en ligne), p. 10-20
  3. http://infoscience.epfl.ch/record/166168/files/JNRR07.pdf
  4. (en) Abraham Prieto, J.A. Becerra, F. Bellas et R.J. Duro, « Open-ended evolution as a means to self-organize heterogeneous multi-robot systems in real time », Robotics and Autonomous Systems, vol. 58, no 12,‎ 2010 (lire en ligne)
  5. Sabine Hauert et Denis Delbecq, « L'intelligence collective guide un essaim de drones », La Recherche, no 458,‎ décembre 2011, p. 30
  6. « Créer des essaims de robots imitant le comportement social des fourmis », sur lapresse.ca,‎ 25 février 2012 (consulté le 11 mars 2013)