Invasion Swarmbot: comment les petits robots résoudront les problèmes majeurs

Ils sont parmi nous depuis un moment maintenant. De minuscules microbots qui travaillent ensemble pour lutter contre la maladie, retrouver un soldat perdu ou même construire une nouvelle structure sont apparus dans le passé dans des films de science-fiction comme Minority Report . Et plusieurs entreprises, dont IBM et HP, ont montré comment quelques petits robots peuvent communiquer entre eux pour accomplir une tâche.

Maintenant, les chercheurs de Harvard ont développé le kilobot, un petit robot qui ne coûte que 14 $ à construire et qui communique par infrarouge. La principale distinction: des centaines, voire des milliers de kilobots pourraient effectuer des tâches complexes. À l'avenir, ces robots pourraient préparer le terrain pour un assemblage de prototypage rapide. Imaginez des milliers de kilobots construisant un pont ou même un gratte-ciel, ou entrant dans une zone de guerre pour trouver les installations ennemies et désactiver les armes une par une.

Mike Rubenstein est un stagiaire postdoctoral travaillant au sein du Self-Organizing Systems Research Group de l'Université Harvard. Il a expliqué que les minuscules robots utilisent deux moteurs vibrants pour la locomotion et communiquent avec d'autres robots en envoyant une lumière infrarouge sur une surface - ils connaissent l'emplacement des autres robots en lisant l'intensité lumineuse.

Groupe SwarmbotsLa principale différence, dit-il, entre certains swarmbots précédents et le kilobit, est que les nouveaux robots sont de véritables robots: ils travaillent ensemble, mais ne suivent pas seulement un itinéraire prédéterminé. Ils ressemblent plus à un Roomba qu'à une voiture RC qui ne fait que suivre les commandes d'un opérateur. Avec le Roomba, le bot dispose de suffisamment d'intelligence pour surveiller l'environnement à la recherche d'obstructions et en utilisant des milliers d'algorithmes pour trouver un itinéraire optimal.

«La principale application à court terme est de tester des algorithmes d'essaim sur un système de robot à grande échelle», explique Rubenstein. «Nous pouvons les programmer pour se déplacer et interagir avec les robots voisins. De nombreux comportements sont possibles, jusqu'à présent, nous avons travaillé sur la recherche de nourriture et l'exploration.

Rubenstein dit qu'il peut imaginer un scénario futur où les robots sont utilisés pour des engagements militaires. L'équipe a déjà développé une feuille de route, appelée Termes, sur la façon dont les kilobots pourraient construire une structure 3D. L'équipe travaille sur un déploiement à grande échelle pour les kilobots. Rubenstein envisage également les bots utilisés pour l'éducation, ce qu'il appelle la «navigation de véhicule de groupe» et pour la cartographie environnementale - une technique qui se rapproche de ce à quoi une région ressemblerait après la corrosion ou après les effets du changement climatique.

Scénarios médicaux

Un autre exemple d'interaction massive de swarmbot implique les soi-disant «particules ninja» développées par IBM. Ces minuscules robots polymères fonctionnent comme une cellule dans votre corps - ils contiennent une charge électrique et sont attirés par les agents infectieux dans le corps comme un aimant. Les médecins pourraient utiliser des particules ninja qui agissent de manière autonome dans le corps pour trouver une plaie et commencer à réparer les cellules endommagées.

«Une fois que ces polymères entrent en contact avec l'eau dans ou sur le corps, ils s'auto-assemblent en une nanostructure conçue pour cibler les membranes bactériennes en fonction de l'interaction électrostatique et percer leurs membranes cellulaires et leurs parois. La nature physique de cette action empêche les bactéries de développer une résistance à ces nanoparticules », explique Jim Hedrick, chercheur chez IBM.

«Ces agents empêchent les bactéries de développer une résistance aux médicaments en traversant réellement la paroi et la membrane des cellules bactériennes, un mode d'attaque fondamentalement différent de celui des antibiotiques traditionnels», explique Hedrick. Le concept d'essaim, similaire à ce que Rubenstein est en train de développer, signifie que chaque polymère individuel ne peut pas accomplir la mission seul, mais doit travailler avec les autres agents pour combattre une infection et altérer les cellules du corps.

Fait intéressant, Hedrick dit que les particules de ninja pourraient également être utilisées pour des applications commerciales, pas seulement dans le domaine médical ou dans un laboratoire de recherche. Il dit que les nanostructures pourraient être intégrées au savon pour les mains, au déodorant, aux lingettes pour table et aux désinfectants pour les mains pour lutter contre les infections. Ils pourraient également être utilisés pour combattre des infections majeures comme la tuberculose et les maladies pulmonaires. Une fois les particules programmées, elles accomplissent leur «mission» puis se dissolvent naturellement.

Scénarios futurs

Rubenstein hésitait à théoriser sur les futurs scénarios de kilobots. Pourtant, il est facile d'imaginer comment les swarmbots pourraient faire partie de notre vie quotidienne. La question de savoir si le fait d'avoir des milliers de robots pour construire des ponts, détecter des infections ou combattre nos batailles pourrait conduire à un microarmageddon est une autre question. Pourtant, l'idée de capteurs dans les objets physiques est déjà une réalité.

Un exemple est le ballon de basket 94Fifty, qui se vend environ 3 000 $. Le ballon contient un capteur qui communique avec un logiciel pour analyser le tir d'un joueur. Le logiciel peut être utilisé pour former de nouveaux joueurs sur les mécanismes de tir, et les données peuvent être utilisées par une équipe entière pour analyser comment ils jouent au jeu et comment améliorer leurs capacités. Cette analyse «ruche», déjà une réalité, montre comment les capteurs embarqués peuvent travailler ensemble dans une équipe.

Les Swarmbots utilisent un concept similaire: ils peuvent être intégrés dans des objets physiques, communiquer entre eux, puis rapporter leurs activités à un serveur central.

C'est particulièrement intéressant dans un scénario de champ de bataille. Swarmbots pourrait fonctionner comme le nouveau iRobot 110 FirstLook, un robot à déploiement rapide que vous jetez au sol.

Le bot peut supporter une chute de 15 pieds et est étanche jusqu'à 3 pieds. Bien qu'ils ne soient pas de la taille d'un microbot (chaque FirstLook mesure environ dix pouces de long et pèse cinq livres), ils pourraient fonctionner dans une ruche, de la même manière que les programmeurs ont conçu un essaim d'aspirateurs iRobot Roomba pour nettoyer de grandes surfaces. Nous avons récemment vu deux Roombas travailler ensemble pour passer l'aspirateur dans une pièce, s'éviter et communiquer pour terminer le travail de nettoyage en deux fois moins de temps.

Les robots FirstLook utilisent déjà la lumière infrarouge pour trouver des itinéraires sur un champ de bataille. Même s'ils ne fonctionnent pas de manière autonome et ne communiquent pas encore entre eux, il est facile d'imaginer comment ces types de robots pourraient coordonner une mission d'exploration en territoire ennemi.

Les drones Swarmbot pourraient effectuer des tâches de surveillance comme le montre le prochain jeu Ghost Recon: Future Soldier d'Ubisoft, offrant une reconnaissance qui protège les soldats. Bien sûr, ces scénarios futurs peuvent ressembler à de la science-fiction. Il y a des questions sur le coût de chaque robot sur le champ de bataille, et les responsables militaires ont été réticents à utiliser des robots dans des situations de combat en raison des implications morales (les humains ont la capacité de prendre de meilleures décisions impulsives). Les robots militaires sont utilisés principalement pour arpenter le champ de bataille aujourd'hui.

Cependant, comme pour tout effort de robotique, cela changera à mesure que l'IA s'améliorera. Les Swarmbots peuvent être programmés avec une sécurité intégrée de groupe plus puissante qu'un bot individuel. Ils pourraient être envoyés dans une zone de guerre pour trouver des soldats blessés, réparer des véhicules et même désactiver les armes ennemies.

Pour l'instant, la technologie Swarmbot est fermement à un stade de développement précoce. Le kilobot est le meilleur exemple à ce jour qui montre comment un robot à faible coût pourrait effectuer des tâches simples et travailler ensemble dans une horde. Que cela mène à un essaim de robots capables de tondre votre gazon, de réparer une clôture ou de construire un fort d'arbre dans votre cour est encore inconnu.