Découvrir la robotique 2/2

Les différentes finalités des robots 

Au-delà des différences entre les robots en termes de mécanismes, il y a aussi des différences en termes de finalité, c'est-à-dire les raisons qui ont amené leurs concepteurs à les construire, à les tester ou à les disséminer. On peut distinguer plusieurs grandes familles de finalités d'utilisation des robots dans notre société.

• Une première grande famille d'utilisation, c'est le travail et l'exploration.
• Une deuxième grande famille, c'est l'assistance à la personne : assister l'humain dans ses tâches quotidiennes.
• Une dernière grande famille d'utilisation, c'est d'utiliser le robot comme un outil de pensée pour essayer de modéliser et mieux comprendre certains des mécanismes de la cognition, de l'apprentissage, chez les animaux.

le travail et l'exploration 

• Parlons d'abord de la fonction travailler et explorer. Parmi les robots qui sont en service dans le monde, la plupart sont des robots qui font des tâches dans des usines manuelles. Les robots industriels, il y en a plus de neuf millions dans le monde. 
• Très tôt, les entreprises se sont intéressées à ces machines pour plusieurs raisons. D'abord, elles sont capables de réaliser des tâches qui sont pénibles, fatigantes et peu motivantes pour les humains. Par exemple, quand il s'agit de manipuler des pièces très lourdes ou dangereuses dans les usines.
• Ensuite, parce que ces machines sont capables de faire un certain nombre de tâches, pas toutes, de manière très rapide, beaucoup plus efficacement que les humains.
• Parfois, c'est le domaine de la cobotique qui intéresse les entreprises, parce que la collaboration entre les humains et les machines permet de faire un travail de meilleure qualité.
• Par exemple, dans le domaine industriel, d'un point de vue historique, les premiers robots sont apparus dans les années 1960. En particulier en 1961, le robot Unimate a été mis en service dans une usine de Général Motors. Depuis, les robots se sont beaucoup déployés dans le monde de l'automobile, mais pas seulement.
• Il y a d'autres domaines, par exemple, dans l'agriculture aujourd'hui, il y a beaucoup de robots qui vont aider à aller cueillir des fruits dans des arbres, à remplir des bouteilles, à mettre des aliments dans des cartons, à les ranger, à les trier. Il y a aussi, dans ce type d'utilisation des robots qui servent à travailler et à explorer des endroits, potentiellement dangereux ou inacessibles pour l'homme. Par exemple, les centrales nucléaires où on a de la radioactivité à entretenir. Des robots, souvent téléguidés ou téléopérés, sont utilisés.
• Il y a d'autres contextes dangereux, par exemple aller inspecter les coques des navires dans les ports ou même directement en mer pour essayer de prévenir des accidents qui pourraient provoquer des désastres écologiques. Très souvent, ce n'est pas très sûr pour un humain de faire ces inspections et on envoie un robot.
• Enfin, il y a un domaine pour l'homme où c'est très compliqué, voire impossible d'y aller aujourd'hui, c'est l'espace. L'espace a été un terrain sur lequel les robots ont beaucoup contribué à l'exploration du monde par l'humanité. Tout d'abord sur la lune, les premiers robots ont été envoyés dès les années 1960. C'est en 1966 que les premiers robots y sont arrivés avec la sonde Surveyor. Ensuite, il y en a eu plusieurs des Russes, comme le robot Lunokhod, des robots américains comme les robots Mariner. Plus récemment, un certain nombre de robots ont été déployés sur la planète Mars, comme Spirit et Opportunity. Grâce à ces robots, on a pu détecter des traces d'eau, ce qui a permis des avancées scientifiques évidemment considérables.

l'assistance à la personne

• Une autre famille de finalité d'utilisation des robots, c'est l'assistance à la personne, en particulier aujourd'hui dans une société où un certain nombre de personnes ont des handicaps physiques ou cognitifs.
• Un certain nombre de technologies robotiques ont été développées pour les aider à vivre de manière plus agréable, plus connectée à leur environnement. Par exemple pour les handicaps physiques, on a des robots qui leur permettent de les aider à se lever ou à s'asseoir, de garder une autonomie physique.
• Pour les handicaps cognitifs, par exemple, qui peuvent être des handicaps de mémoire. Il y a des robots qui vont les stimuler, par exemple rappeler l'emploi du temps, la mémoire, les mettre en contact au fur à mesure de la journée avec leur famille et leur environnement médical.
• Il y a aussi, dans ce domaine, des robots qui se développent par exemple dans le milieu hospitalier pour assister les chirurgiens. Il y a un certain nombre de technologies robotiques, microscopiques, endoscopiques, qui permettent d'aller explorer l'intérieur du corps des humains.
• Un certain nombre de robots se développent dans le contexte des prothèses, par exemple quand des humains ont perdu un bras ou une jambe. Il y a, aujourd'hui, des prothèses robotiques qui vont tenter de remplacer physiquement ces membres qui ont été perdus et d'en restaurer le contrôle de manière à ce qu'ils soient le plus naturels possible.

Modéliser le vivant

• Une autre famille d'utilisation des robots, qui peut-être n'est pas forcément visible par le grand public, mais qui est quand même très importante, c'est son utilisation dans les laboratoires scientifiques comme des outils pour modéliser le vivant et nous aider à mieux le comprendre : en particulier les mécanismes de l'apprentissage et de l'adaptation. Comment est-ce que les animaux, et les humains en particulier, arrivent à acquérir des savoir-faire nouveaux, à s'adapter à un environnement qui lui-même évolue ? C'est un des grands mystères de la science aujourd'hui. Celui-ci est difficile à percer parce que les mécanismes de l'apprentissage impliquent l'interaction de mécanismes nombreux, à plusieurs échelles d'espace et de temps, à l'intérieur du corps et du cerveau, mais aussi du cerveau avec le corps lui-même, et du corps avec son environnement.
• Cette interaction complexe est d'autant plus compliquée qu'à chaque fois que le corps et le cerveau interagissent avec l'environnement, le cerveau se modifie et donc les modes d'interactions eux-mêmes se modifient. Aujourd'hui, on a relativement peu d'outils pour comprendre cette complexité et ces systèmes. En sciences physiques, il y a quand même une longue tradition d'étudier des systèmes complexes comme ceux qui sont à la source de la formation des galaxies, de la formation des cristaux de glace ou pour comprendre l'évolution du climat ou plutôt de la météo. En physique, depuis très longtemps, on utilise les ordinateurs pour faire des modèles et des simulations.
• En sciences du vivant et en sciences de la cognition en particulier, depuis plusieurs décennies, on utilise les robots. Un peu comme les ordinateurs que les physiciens utilisent pour comprendre le climat et la météo, pour modéliser certains aspects de cette complexité, des interactions entre le cerveau, le corps et l'environnement et nous aider à mieux les comprendre. Par exemple, cela peut servir à modéliser certains circuits neuronaux qui sont associés au contrôle moteur, la manière dont un enfant apprend à bouger sa main dans son champ visuel et à coordonner la perception et son action. Ce qui est très intéressant, c'est que comme c'est un cerveau et un modèle artificiel, on peut à volonté éteindre, entre guillemets, certaines parties du réseau neuronal et comprendre quel est l'impact que cela peut avoir sur le comportement, sur l'apprentissage.
• On peut aussi faire des expériences qui permettent de distinguer les contributions du corps et du cerveau pour la locomotion. On peut construire des robots qui ont la même forme, la même géométrie du corps que celle de l'humain, et comprendre que même sans cerveau, quand on a la bonne géométrie, il peut générer spontanément un certain nombre de pas qui ressemblent beaucoup à ceux des humains. Faire une expérience chez les animaux dans laquelle on séparerait le système nerveux du corps, c'est impossible à la fois pour des raisons pratiques, mais surtout et évidemment pour des raisons éthiques. Avec des robots, on peut permettre un certain nombre d'expérimentations qui font avancer nos intuitions, nos théories scientifiques.
• Au-delà du contrôle moteur aujourd'hui, il y a plusieurs laboratoires dans le monde qui s'intéressent à l'apprentissage du langage et à la manière dont un organisme peut, en interaction avec ses partenaires sociaux, acquérir des éléments de langage nouveaux. Ce travail met en œuvre des collaborations interdisciplinaires entre les sciences du numérique et la robotique d'une part, les sciences de la psychologie du développement, les neurosciences, d'autre part.