Abeilles et poissons dialoguent à l'aide de robots

Imaginez des abeilles communiquant avec des poissons et prenant des décisions ensemble… grâce à des robots ! C’est l’expérience qu’a mené une équipe interdisciplinaire de chercheurs et d’ingénieurs européens. Dans le cadre du programme européen Technologies futures et émergentes (FET), des scientifiques de l’EPFL et des universités de Paris Diderot, Graz, Lisbonne et Zagreb ont conçu des robots capables de s’intégrer socialement au sein de groupes d’animaux. Leur étude, publiée dans le journal Science Robotics, montre comment ces robots, une fois connectés entre eux et partageant leurs informations via Internet, permettent aux abeilles et aux poissons d’interagir à distance et de prendre des décisions collectivement.

Une expérience unique au monde

Des poissons qui tournent dans un sens puis dans l’autre, des abeilles qui choisissent la gauche puis la droite, et au bout d’une trentaine de minutes, une convergence des choix entre les deux espèces… Grâce à des robots socialement acceptés par des groupes d’abeilles et de zebrafish, les scientifiques ont montré que des espèces aux environnements et aux comportements complètement différents pouvaient interagir à distance.

Comment ? Grâce à des robots qui agissent à la fois comme des opérateurs, participant aux décisions collectives, des traducteurs, assurant le lien entre les chercheurs et les animaux, et des outils intelligents, permettant de collecter des données et de tester des hypothèses.

 « Cela fait plusieurs années que nous étudions le comportement de groupes d’animaux – cafards, rats, abeilles, poissons – et que nous en tirons des modèles mathématiques, explique José Halloy, chercheur au Laboratoire Interdisciplinaire des Energies de Demain (LIED) à l’université Paris Diderot. Nous avons ensuite implémenté ces modèles dans les robots afin qu’ils se comportent comme ces animaux.» En pratique, cela signifie que des signaux bien spécifiques à chaque espèce sont envoyés aux animaux par les robots. Pour le petit robot poisson, ils sont de nature morphologique – formes, couleurs, zébrures – mais aussi comportementale, comme des accélérations ou des mouvements de la queue. Pour les abeilles, les signaux envoyés par les bornes sont essentiellement des vibrations, des variations de température et des souffles d’air. « Cela a permis à chacun de ces robots d'être intégrés au sein du groupe et de participer aux décisions collectives, dans un environnement fermé. »

Cette première étape réussie, les chercheurs ont voulu aller plus loin : et si les robots pouvaient permettre aux animaux de faire des choses qu’ils n’auraient jamais pu faire seuls ? S’ils pouvaient communiquer sur de très longues distances et interagir avec des espèces qu’ils n’auraient jamais rencontrées dans leur écosystème naturel ?

Discussion par robots interposés

« Nous avons connecté les robots-poissons et les robots-abeilles à distance via internet dans deux villes différentes, précise José Halloy. Chaque robot tient compte et influe à la fois les décisions du groupe auquel il appartient, et les décisions de l’autre robot, lui-même influencé par et influençant son propre groupe."

Les deux groupes ont ainsi commencé à «discuter», par robots interposés et à près de 700 kilomètres de distance. Plutôt chaotiques au départ, les échanges ont progressivement abouti à une certaine coordination et, finalement, au bout de 25 minutes, une harmonie s’est installée: les poissons tournaient dans le sens inverse des aiguilles d’’une montre, et les abeilles s'étaient toutes regroupées autour de l’une des deux bornes qui leur étaient proposées. « Les comportements ont fini par converger, mettant en évidence un choix collectif entre deux espèces séparées par une longue distance. »

Vers des robots intelligents et autonomes ?

Premier objectif de cette expérience : développer des robots intelligents et autonomes, capables d’interagir et de s’adapter à leur environnement. « Derrière cette expérience, nous progressons dans le domaine de l’intelligence artificielle. On peut en effet envisager que les systèmes robotiques seront capables d’apprendre et d’adapter leurs comportements aux espèces animales. » Actuellement, les scientifiques utilisent des algorithmes évolutifs qui adaptent en temps réel les paramètres des modèles aux différents comportements des groupes d’animaux. « A long terme, on peut imaginer que les robots pourront découvrir par eux-mêmes de nouvelles propriétés d’une intelligence bio-hybride, où les animaux viendront enrichir les capacités des ordinateurs et vice-versa. »

Mieux comprendre les comportements des animaux

Deuxième objectif : mieux comprendre les comportements collectifs des animaux. « L’expérience a été menée en laboratoire mais si on insérait ces robots dans le milieu naturel, cela permettrait d’avoir une nouvelle vue sur les modes de vie des animaux, sur les habitudes comportementales, leurs déplacements, leurs interactions sociales, sans aucune influence humaine directe », conclut José Halloy. Une nouvelle voie d’étude qui pourrait avoir des applications concrètes et de forts impacts dans les domaines de l’agriculture, de la protection de l’environnement et de la gestion des ressources naturelles.