Plusieurs robots FloatForm se regroupent de manière autonome pour former une structure plus grande.

Il n’est pas nécessaire d’avoir vu le film Waterworld de Kevin Costner pour savoir que, pour une grande partie du monde, l’avenir sera de plus en plus marqué par les inondations. Face au chaos climatique qui provoque la submersion des côtes par les océans et la montée des eaux qui déplace et dévaste des communautés, la survie sociale exigera que les populations trouvent des moyens de vivre et de travailler avec – et sur – l’eau.

Heureusement, des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology pourraient avoir une solution partielle.

Daniela Rus, directrice du Laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle (CSAIL) du MIT et professeure titulaire de la chaire Panasonic en génie électrique et informatique au MIT, a dirigé l’équipe qui a développé FloatForm. FloatForm est une flotte de modules robotisés autopropulsés et quasi autonomes, utilisant des verrous magnétiques, des capteurs et des propulseurs. Ces robots flottants peuvent s’assembler, se désassembler et se réassembler pour former des plateformes aux formes variées, à la manière des Lego ou dans l’univers interchangeable des Micronauts.

Dans ce monde futur envahi par l’eau, les développements futurs de FloatForm pourraient fournir des plateformes aquatiques pour la recherche et le sauvetage, les services médicaux d’urgence, l’hébergement, la maintenance à distance, la surveillance environnementale, et même le transport, les marchés, les écoles et les spectacles.

L’article en libre accès de Rus, publié dans Nature Communications et co-écrit avec Wei Wang, Niklas Hagemaan, Alejandro Gonzalez-Garcia et Carlo Ratti, explore comment FloatForm surmonte de nombreuses difficultés, notamment l’hydrodynamique non linéaire complexe et les courants d’air générés par les robots voisins, pour se reconfigurer sans collision. Les unités FloatForm peuvent même se déplacer ensemble grâce à un système de coordination hybride, avec un minimum d’intervention humaine.

« Avec FloatForm, nous transformons des surfaces d’eau statiques en espaces dynamiques et programmables », explique Wei, ancien professeur au MIT et actuel directeur du Laboratoire de robotique marine de l’Université du Wisconsin à Madison. Il décrit des villes du futur où « l’espace public n’est pas figé, mais peut s’étendre, se contracter ou se reconfigurer de manière autonome à la demande ».

Actuellement, FloatForm est trop petit pour cela. Chaque module robotisé a une surface équivalente à celle d’une feuille de papier standard (dont le haut est replié pour former un carré), soit 21 cm sur 21 cm. Cependant, Ratti, co-auteur de l’étude, directeur du Senseable City Lab et professeur de technologies et d’aménagement urbains au MIT, a déjà collaboré avec l’Institut d’Amsterdam pour les solutions métropolitaines avancées afin de déployer des « Roboats » à échelle humaine sur les canaux d’Amsterdam .

Un Roboat autonome sur l’un des canaux d’Amsterdam

Autrefois dédiés au transport de marchandises, ces canaux accueillent désormais des touristes. Comme l’explique Hagemann, co-auteur de l’étude, le projet initial « explorait la possibilité d’utiliser les canaux pour la collecte des déchets ou le transport, afin de désengorger les routes ». Hagemann, membre du CSAIL et doctorant en architecture au MIT, ayant auparavant travaillé au Senseable City Lab, s’est penché sur la manière d’« étendre l’espace public sur les plans d’eau actuellement sous-utilisés » dans des villes de plus en plus denses.

« Le projet FloatForm envisage un avenir où le front de mer devient un prolongement programmable de la ville », explique Rus, les robots-tuiles se révélant être un modèle précieux pour permettre à « des dizaines, voire des milliers, de robots flottants de s’organiser d’eux-mêmes ». Cette « robotique distribuée ouvre de nouvelles perspectives en matière de mobilité, d’intervention d’urgence, d’espace public et d’infrastructures sur l’eau », explique-t-elle, notamment la création de « ponts, de plateformes et d’autres structures utiles auto-organisées à la demande ».

Le chercheur Alejandro Gonzalez-Garcia, ancien membre du MIT CSAIL, développe l’exemple de Rus. « En cas d’urgence, on pourrait créer un nouveau pont pour fluidifier la circulation en ville », explique Gonzalez-Garcia, qui a auparavant collaboré avec le Senseable City Lab. « On pourrait aussi aménager des marchés et des scènes flottantes. Pour une ville plus agréable à vivre, il faut aussi exploiter l’eau », afin de créer « des infrastructures sur l’eau, grâce à un système modulaire permettant de constituer un ensemble plus vaste ».

FloatForm s’inspire du biomimétisme.

Un radeau flottant de fourmis de feu sur des terres inondées en Caroline du Nord. TheCoz/CC 4.0

Dans la nature, des milliers de fourmis de feu autonomes, suivant des règles simples, peuvent créer des ponts, voire des radeaux, à partir de leurs propres corps. « Nous voulions que chaque robot possède ses propres capacités », explique Gonzalez-Garcia, « à l’instar des colonies de fourmis qui forment un radeau. » Une telle autonomie est essentielle, car dans un système centralisé, si le coordinateur ne peut plus envoyer de signaux ou est détruit, toute la coordination s’effondre, ce qui, dans la réalité, pourrait être fatal.

Mais il n’est pas nécessaire qu’une catastrophe vienne perturber un tel système : la bande passante à elle seule constitue un obstacle majeur. Sans mise à l’échelle efficace, des robots similaires pourraient s’assembler selon un ordre précis, entraînant de longues attentes pour des unités majoritairement inactives. L’approche de FloatForm repose sur une planification centrale minimale qui attribue à chaque machine une position finale au sein d’un assemblage plus vaste et délègue la navigation, l’évitement d’obstacles et autres adaptations à chaque robot en fonction de ses voisins. Ainsi, dans les simulations actuelles, une flotte de 64 robots peut se déplacer simultanément.

« Chaque robot devient un actionneur », affirme Gonzalez-Garcia. Comme l’explique Hagemann, les unités FloatForm « gagnent en stabilité en s’assemblant, à la manière d’un radeau de fourmis, en présence de vagues ou de courants ». De plus, bien que trop petits pour accueillir de grosses batteries, ces robots consomment un minimum d’énergie pour la propulsion et utilisent des aimants pour saisir des unités voisines jusqu’à 15 cm de distance. « S’ils dépensent moins d’énergie pour l’accrochage », précise Gonzalez-Garcia, « ils peuvent en consacrer davantage au calcul ou au déplacement proprement dit. »

Cependant, adapter FloatForm à l’échelle humaine ne sera pas chose aisée. « Ces embarcations sont très petites et, par conséquent, inutilisables en eaux très agitées », explique Gonzalez-Garcia, car une simple ride à la surface d’un bassin est loin d’égaler la menace que représentent les courants d’une rivière ou les vagues de l’océan. Les FloatForm à échelle humaine nécessiteront des systèmes de verrouillage renforcés, voire mécaniques, ainsi qu’un système de géolocalisation ou de détection visuelle.

Mais une fois ces problèmes résolus, le déploiement pourrait avoir lieu presque partout où il y a un point d’eau. « Venise, les Pays-Bas, la Belgique, les fjords et les lacs de Norvège, en fait, n’importe quelle ville traversée par une rivière peut en bénéficier », explique Gonzalez-Garcia. « Où ailleurs l’eau pourrait-elle être utilisée à d’autres fins ? »

https://news.mit.edu/2026/tiny-robot-boats-build-floating-structures-0709