Les robots s’infiltrent chez les animaux

Les robots constituent un outil précieux pour étudier le comportement des animaux. A l’EPFL, des «agents» ont été infiltré chez différentes espèces. Un projet européen pour l’étude des poissons vient d’être lancé.

Depuis quelques années, de plus en plus de chercheurs utilisent des robots pour percer les secrets du comportement animalier. L’idée consiste à développer des sociétés «mixtes», afin d’acquérir de nouvelles connaissances sur la façon dont les animaux interagissent, et sur les codes sociaux qu’ils utilisent.

En collaboration avec des biologistes, les ingénieurs fabriquent et programment de petits robots qui vont ensuite s’intégrer dans un groupe d’animaux, et se faire passer pour un membre de la communauté. Une fois l’agent infiltré, il est possible de tester la réaction des individus face à différents types de signaux ou de comportements.
A l’EPFL, les recherches sur les interactions robots-animaux portent aussi bien sur les cafards que les poussins, les singes ou les poissons. Les résultats sont surprenants. Certaines expériences ont par exemple permis de montrer qu’il était possible d’influencer les décisions d’une collectivité.

Un agent infiltré chez les cafards
Les communautés de cafards ont notamment fait l’objet d’études au sein du Laboratoire de Systèmes Autonomes (LSA) du professeur Roland Siegwart, alors rattaché à l’EPFL. Dans le cadre du projet européen LEURRE, de petits robots carrés et blancs de 5 centimètres  ont été introduits dans une collectivité. «L’aspect visuel n’est pas important pour cette espèce. Nos robots n’avaient donc pas besoin de ressembler aux cafards», commente Francesco Mondada, qui a travaillé sur le projet. «Par contre, nous avons dû faire appel à des chimistes afin qu’ils dotent nos machines de phéromones.»

Une ruse qui a fonctionné. Grâce à leur odeur et à leur comportement, les robots ont non seulement pu s’intégrer dans la collectivité, mais ils ont également pu exercer une influence sur la société d’animaux. «Nous avions mis à disposition deux cachettes, l’une sombre et l’autre plus éclairée. De façon naturelle, les cafards préfèrent s’agglomérer sous l’abri avec le moins de lumière. Or nous sommes parvenus à les faire se regrouper sous l’abri clair, en jouant sur la dynamique du groupe», évoque le professeur, dont les résultats ont été publiés dans Science. Le tour de force a été réalisé en programmant les robots de sorte à ce qu’ils aient un comportement qui marque une préférence pour les abris clairs, tout en gardant un lien avec le groupe. «Ce comportement subtil et réitéré leur a permis d’exercer une influence. Les robots nous permettent de poser des questions telles que : Combien d’individus "dissidents" faut-il introduire  pour que le comportement de la société bascule ?».

Le « robot-maman » d’une portée de poussin
Les poules forment un groupe un peu plus complexe que les cafards. Il est par contre possible de les influencer dès leur plus jeune âge, en les mettant au contact d’un robot qui deviendra alors leur «maman». Dans le cadre d’un projet FNS et en collaboration avec l’Université Libre de Bruxelles, le Laboratoire de systèmes robotiques (LSRO) a introduit dès l’éclosion chez un groupe de poussin un robot cylindrique de la taille d’une poule, capable d’émettre des sons. Les poussins se sont familiarisés avec la machine, s’y sont attachés, et ont fini par la suivre partout où elle se rendait. «Dans le cadre de cette étude, certaines applications ont été évoquées. Il serait par exemple possible d’utiliser ces robots pour guider les poussins d’élevages, les faire sortir puis rentrer dans leur enclos, par exemple », évoque Francesco Mondada.

L’étude des codes sociaux chez les poissons

Au début de l’année, l’équipe de Francesco Mondada s’est lancé un nouveau défi via le projet européen ASSISIbf: développer un poisson robot. Deux prototypes ont déjà vu le jour. Il s’agit de robots sur roues qui, situés à l’extérieur de l’aquarium, guideront le «leurre» à l’aide d’un système d’aimants, afin qu’il se mélange aux vrais poissons. «Pour l’instant, nous essayons simplement de recréer les trajectoires des poissons. Il est possible que nous devions encore ajouter des oscillations du corps, auxquelles les poissons pourraient être sensibles. Les biologistes nous aiderons à adapter nos machines », explique Frank Bonnet, l’un des doctorants participant au projet. « La tâche n’est pas facile, car les poissons font des accélérations très rapides », ajoute-t-il.
Le même projet européen consacre un de ces volets à l’étude des abeilles. Cet axe de recherche est pris en charge par des chercheurs de Vienne.

Une étude révèle l’envie de communiquer des singes
Et pourquoi ne pas utiliser les robots également pour étudier la façon de communiquer des singes, tels que les chimpanzés ? Des chercheurs de l’Université de Portsmouth se sont attelés à cette tâche.
Ils se sont adressés à l’équipe du Laboratoire d’algorithmes et systèmes d’apprentissage (LASA) de Aude Billard à l’EPFL, qui s’est occupée de programmer des poupées robotisées, en impliquant des éléments de langage, de vision et d’imitation corporelle. Résultat: lorsque les machines imitaient les sons ou le comportement des singes, les animaux se montraient intéressés à communiquer, apportant même des jouets à la poupée robotisée. Or dès que les poupées agissaient d’une façon plus humaine, les chimpanzés s’en éloignaient, donnant de ce fait d’intéressants renseignements sur les codes utilisés par les primates.

On ne « bloque » plus l’animal pour l’étudier
L’étude des animaux par les robots amène une nouvelle dimension, et se démarque de l’approche statique. «Avec les méthodes traditionnelles, il est nécessaire d’immobiliser l’animal pour étudier ses réactions. On le place par exemple devant un écran, puis on observe ses réactions face à différents stimuli. Les robots permettent non seulement de les étudier dans un cadre offrant plus de liberté, mais aussi de privilégier l’interaction entre individus, et ainsi de décrypter les mécanismes de communication et les fonctionnements sociaux», évoque Francesco Mondada.
Faire accepter un robot dans une communauté implique toutefois un gros effort d’investigation de la part des biologistes, qui doivent comprendre à quoi les individus des différentes espèces sont sensibles (odeur, forme, vibrations, etc.) « Ce que nous faisons, c’est essentiellement « tromper » le vivant, en copiant certains aspects biologiques significatifs. Contrairement à la robotique bio-inspirée, nous ne nous occupons pas d’imiter ou de copier les mécanismes du vivant dans leur complexité. Nous cherchons simplement à ce que nos robots aient les attributs nécessaires pour que les animaux le prennent pour un des leurs», ajoute Francesco Mondada.

En savoir plus : Dans le monde de la science, robots et animaux font bon ménage

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Texte: Laure-Anne Pessina