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Culture scientifique

27/10/2010

Des petits robots pour réaliser de grandes choses

© SYMBRION

Projet réalisé sur 5 ans, SYMBRION (Symbiotic Evolutionary Robot Organisms ) vient de passer le jalon du milieu de parcours. Douze partenaires européens sont impliqués dans ce projet de robotique collaborative.

Le but de cette coopération (entre robots) est d’arriver à ce que des petits robots autonomes réussissent à s’assembler et à fonctionner comme un organisme lui-même autonome. Les applications de la réussite d’un tel projet peuvent être très diverses : explorer par exemple un terrain inconnu et dangereux ou repérer les survivants dans un tremblement de terre. Les robots pourraient ainsi former par exemple un serpent pour passer par un couloir étroit, puis s’éclater pour couvrir plus d’espace de recherche, se transformer en araignée pour franchir des obstacles, etc.
 
 Les robots sont programmés par évolution. Attention, seuls les programmes qui contrôlent les robots vont réellement « se reproduire ». En particulier, les robots ne vont pas se multiplier ! Par contre, les programmes les plus performants pour la tâche à accomplir vont se propager de robot en robot, comme si au final ils partageaient chacun un bout de cerveau.

 Quelques expériences de ce type ont déjà été réalisées, mais uniquement hors-ligne, c'est-à-dire que la phase d'évolution a lieu sous contrôle, et que seuls les meilleurs programme résultant de l´évolution sont ensuite implantés sur les vrais robots et les contrôlent pendant la tâche.
 Le défi scientifique de ce projet est de réaliser la même procédure, mais en ligne. Les robots ne sont pas arrêtés et doivent pouvoir s’améliorer par évolution sans aide extérieure : nous sommes bien là dans le domaine de l’intelligence artificielle.

Ce projet d'intelligence artificielle permettra à terme d'explorer des terrains dangereux et de repérer des survivants dans un tremblement de terre.

L’équipe-projet Tao intervient sur deux points dans ce projet collaboratif :

  • La définition des critères d’évolution. Les programmes doivent s’évaluer pour propager les meilleurs, mais sur quels critères se baser ? L’idée est  d'essayer de donner aux robots des "instincts" tels que la curiosité et l’esprit de découverte.
  • Comment implanter cette évolution darwinienne dans les robots ? Les algorithmes d'évolution artificielle existants ne peuvent pas être utilisés tels quels, et doivent être adaptés à l'environnement particulier.

La difficulté consistera ensuite à gérer la relation entre ces deux points. Après avoir défini les critères d’évolution, il est important que le critère soit optimisé pour prendre en compte les nouvelles caractéristiques des meilleurs programmes à chaque nouvelle implémentation. Enfin, les robots sont in fine  destinés à accomplir une tâche précise, et il s'agit de voir comment guider l'évolution sans restreindre le champs des possibles en ayant une idée trop précise de la manière de réaliser la tâche demandée.

© SYMBRION Cette image est une illustration du concept d'intelligence artificielle développé par le projet SYMBRION, mais n'est pas représentative d'une expérimentation réelle

L’équipe-projet Tao travaille donc sur une partie immatérielle de ce projet de robotique, tandis que d'autres partenaires définissent et construisent les vrais robots. Mais la conception et la construction de nouveaux types de robots demande du temps – et en attendant leur disponibilité, il faut pour l'instant travailler uniquement dans l’abstrait sans pouvoir tester les résultats sur de vrais robots – le test ultime en robotique, évidemment.
 La complexité du problème vient en effet que les algorithmes doivent fonctionner sur de « vrais » robots, et pas seulement sur les simulateurs utilisés lors de leur conception. Ce fossé (reality gap) , dû par exemple au fait que, dans un simulateur, les roues du robot ne patinent jamais, et autres avatars de la vraie vie, pose la question sur laquelle les roboticiens s'étripent depuis des dizaines d'années : comment faire de la robotique sans robot ? Mais ce défi est passionnant.

Mots-clés : Inria Saclay - Île-de-France Tao Intelligence artificielle Marc Schoenauer Robotique

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