Des robots qui grandissent en consommant d'autres robots

Des chercheurs de l’Université de Columbia aux Etats-Unis présentent un processus qui permet aux machines de « grandir » physiquement en intégrant des pièces de leur environnement ou d’autres robots, démontrant ainsi une étape vers des écologies robotiques autonomes.

Les robots d'aujourd'hui sont bloqués : leur corps est généralement un système fermé, incapable de croître, de se réparer et de s'adapter à leur environnement. Des scientifiques de l'Université Columbia ont développé des robots capables de « croître », de « réparer » et de s'améliorer physiquement en intégrant des matériaux issus de leur environnement ou d'autres robots.

Décrit dans une nouvelle étude publiée dans Science Advances , ce nouveau procédé, appelé « Robot Metabolism », permet aux machines d'absorber et de réutiliser des pièces provenant d'autres robots ou de leur environnement.

« Une véritable autonomie signifie que les robots doivent non seulement penser par eux-mêmes, mais aussi se maintenir physiquement », explique Philippe Martin Wyder, auteur principal et chercheur à Columbia Engineering et à l'Université de Washington. « Tout comme la vie biologique absorbe et intègre des ressources, ces robots grandissent, s'adaptent et se réparent en utilisant des matériaux provenant de leur environnement ou d'autres robots. »

Ce nouveau paradigme est illustré par le Truss Link, un bâton magnétique robotisé inspiré du jouet Geomag. Un Truss Link est un module simple en forme de barre, équipé de connecteurs magnétiques de forme libre qui peuvent se dilater, se contracter et se connecter à d'autres modules selon différents angles, leur permettant ainsi de former des structures de plus en plus complexes.

Les chercheurs ont montré comment des maillons de treillis individuels s'assemblaient automatiquement pour former des formes bidimensionnelles, capables de se transformer en robots tridimensionnels. Ces robots se sont ensuite améliorés en intégrant de nouvelles pièces, devenant ainsi des machines plus performantes. Par exemple, un robot tétraédrique 3D a intégré un maillon supplémentaire, utilisable comme une canne, pour augmenter sa vitesse de descente de plus de 66,5 %. 

« L'intelligence des robots a progressé à pas de géant ces dix dernières années grâce à l'apprentissage automatique, mais leurs corps restent monolithiques, inadaptés et non recyclables », explique Hod Lipson , co-auteur et professeur d'innovation James et Sally Scapa, président du département de génie mécanique de l'université Columbia et directeur du laboratoire Creative Machines où les travaux ont été réalisés.

« Les corps biologiques, en revanche, sont avant tout une question d'adaptation : les formes de vie peuvent croître, guérir et s'adapter. Cette capacité découle en grande partie de la nature modulaire de la biologie, qui permet d'utiliser et de réutiliser des modules (acides aminés) d'autres formes de vie. À terme, il faudra que les robots fassent de même : ils apprennent à utiliser et à réutiliser des composants d'autres robots. On peut considérer ce domaine naissant comme une forme de "métabolisme des machines". »

Les chercheurs imaginent de futures écologies robotiques où les machines se maintiendront, évolueront et s'adapteront de manière autonome à des tâches et des environnements imprévus. En imitant l'approche naturelle – construire des structures complexes à partir de simples éléments – le métabolisme des robots ouvre la voie à des robots autonomes capables de se développer physiquement et de faire preuve de résilience à long terme.

« Le métabolisme robotique offre une interface numérique avec le monde physique et permet à l'IA de progresser non seulement sur le plan cognitif, mais aussi physique, créant ainsi une toute nouvelle dimension d'autonomie », explique Philip Martin Wyder. « Dans un premier temps, les systèmes capables de métabolisme robotique seront utilisés dans des applications spécialisées telles que la reprise après sinistre ou l'exploration spatiale. À terme, cela ouvre la voie à un monde où l'IA pourra construire des structures physiques ou des robots, tout comme elle rédige ou réorganise aujourd'hui les mots de vos e-mails. »

Hod Lipson conclut avec prudence : « L’image de robots autoreproducteurs évoque des scénarios de science-fiction peu reluisants. Mais la réalité est la suivante : à mesure que nous confions une part croissante de nos vies aux robots – des voitures autonomes à la production automatisée, en passant par la défense et l’exploration spatiale –, qui va prendre soin de ces robots ? Nous ne pouvons pas compter sur les humains pour entretenir ces machines. Les robots doivent finalement apprendre à se débrouiller seuls. »

https://www.engineering.columbia.edu/about/news/robots-grow-consuming-other-robots