Des robots pour comprendre le déplacement des fourmis

En utilisant dix petits robots équipés de capteurs de lumière et quelques lignes de code, des scientifiques ont réussi à reproduire le comportement de déplacement des fourmis. La découverte pourrait permettre l’amélioration de nos systèmes de transport urbain, mais elle nous donne également des nouvelles clés pour comprendre mieux comment s’organisent ces insectes en colonie.

Comment se repèrent les fourmis ?

Les fourmis sont capables de se déplacer dans des réseaux de transport complexes en utilisant différentes techniques (selon les espèces). Elles peuvent utiliser des repères visuels, comme la canopée de la forêt, la position du soleil, ou des points de repère pris le long de leur chemin. Elles peuvent également utiliser des informations proprioceptives, en comptant leurs pas ou le nombre de rotations effectuées par leur corps. D’autres moyens comme suivre les traces de phéromones et observer les petites camarades sont également exploitées.

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Mais leur choix d’orientation peut aussi dépendre de la géométrie des carrefours entre les chemins. L’angle exact de ces bifurcations peut influer sur la route suivie par une fourmi dans un réseau de galeries.

Ce qui est fascinant chez les fourmis, c’est leur capacité à choisir systématiquement le chemin optimal et à se coordonner entre elles, même dans les chemins les plus difficiles. Des biologistes ont souhaité comprendre et reproduire le processus de décision des fourmis d’Argentine.

Alice perdue dans un labyrinthe

Une équipe de chercheurs dirigée par Simon Garnier du Swarm Lab de l’Institut de Technologie du New Jersey a réalisé une expérience en utilisant des fourmis robots. Mais au lieu de suivre des traces de phéromone, les robots laissaient derrière eux des traces lumineuses détectables par des capteurs.

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Les dix fourmis robotisées, baptisées Alice, ont ensuite été placées dans deux types de labyrinthe dépourvus de traces lumineuses : le premier avec des bifurcations symétriques et le deuxième avec des asymétriques, plus proche d’un réseau de fourmis réel. Le but pour elles, étaient d’établir un chemin entre le point de départ et une zone cible.

Les biorobots ont été programmés avec un minimum de comportement exploratoire, semblable à celui des vraies fourmis, c’est-à-dire, un mouvement aléatoire mais dans une direction constante.

A chaque embranchement, les robots choisissaient d’abord la voie qui s’écartait le moins de leur trajectoire. Mais dès qu’ils détectaient une trace lumineuse, signe du passage d’un précédent robot, ils se mettaient à la suivre. Les robots préféraient donc aller là où les autres étaient déjà passés, indépendamment de la difficulté du chemin.

Sans connaître le labyrinthe, l’essaim de robots a réussi à établir le chemin le plus direct entre le point de départ et la zone d’arrivée, en utilisant des simples trainées lumineuses comme seules guides.

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« Au début de l’expérience, quand il n’y a pas encore de phéromones (traces lumineuses), les fourmis robots commencent par emprunter chaque chemin », explique Simon Garnier. « Mais après, elles ont tendance à utiliser des chemins toujours plus courts, car marqués de plus en plus par la lumière, et vont à leur tour augmenter la présence de phéromones sur le chemin. » C’est une boucle de rétroaction positive : plus il y a de phéromones, plus les fourmis sont attirées et plus elles en laissent à leur tour.

Ces robots vont contribuer à faire avancer les travaux de recherche des biologistes. L’hypothèse la plus probable serait que le déplacement des fourmis est guidé par la géométrie de l’environnement et leur capacité à suivre les traces de phéromone.

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L’article complet est ici.


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