Quatre drones contrôlés par l’esprit d’un seul homme

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Des chercheurs de l’Université d’Arizona ont mis au point un système de pilotage cérébral d’au moins quatre drones. Ils espèrent monter jusqu’à 100.

Le pilotage par la pensée n’est pas une nouveauté

On se souvient de la première démonstration d’engin volant piloté par la pensée, par une équipe de chercheurs de l’Université du Minnesota. Ceux-ci cherchent à développer un système d’émancipation pour les personnes à mobilité réduite. Imaginez l’échappatoire que pourrait représenter un drone comparativement à un robot de télé-présence, terrestre, lent et souvent malhabile.

On se souvient également de l’étonnante expérience du Human-Robot Experience Lab de l’Université de Floride en avril dernier. En partenariat avec la NSF (National Science Foundation) et Intel, le laboratoire de robotique américain avait organisé la toute première course de drones contrôlés par l’esprit. Ne vous y méprenez pas, la compétition n’avait en réalité rien d’une course, du moins pas comme vous l’imaginez. Si des pilotes disposaient chacun d’un appareil avec lequel ils devaient finir premier d’un parcours défini, la « course » consistait plus à parvenir à faire décoller puis à déplacer l’UAV qu’à rivaliser de vitesse et de technique. La science et la technologie combinées permettra peut-être à des pilotes de télé-guider leurs drones par la pensée, mais les résultats ne sont pas encore tout à fait là…

En France, c’est une équipe du CNRS du Joint Robotics Laboratory, basé au Japon, qui s’intéresse depuis plusieurs années à la question. En 2012, l’équipe dévoilait les premières images d’un humanoïde HRP2 manipulé par la pensée. L’objectif du développeur, Kawada Industries, était encore une fois principalement de porter assistance aux personnes à mobilité réduite, comme les personnes âgées, de plus en plus nombreuses sur l’archipel nippon.

Un homme, quatre drones

Cette fois-ci, c’est une expérience menée par l’Université d’Arizona qui a poussé encore un peu plus loin la recherche dans ce domaine passionnant. Autant

« Ce que nous cherchons à faire, ici, c’est faire le lien entre les robots et les hommes, et notamment entre plusieurs machines et un homme » explique Panagiotis Artemiadis, de l’IRA A.Fulton School of Engineering.

Pour faire le pont entre l’homme et la machine, ici un pilote et quatre drones, les ingénieurs ont conçu d’un côté un casque spécial muni d’électrodes permettant de détecter les signaux cérébraux, et de l’autre des algorithmes pointus qui permettent de détecter des schémas récurrents dans ces signaux neuronaux et donc de les interpréter. C’est grâce à des « algorithmes très avancés que l’on peut déchiffrer ce que pense une personne, son état d’esprit actuel » et les utiliser pour « contrôler des robots à distance« .

le casque d'électrodes pour contrôler les drones

Le pilote porte ainsi un casque muni de 128 électrodes, toutes reliées à un ordinateur et qui enregistrent l’activité cérébrale. En pensant à une direction, certaines parties du cerveau du pilote s’activent. Lorsqu’il pense à une direction générale pour tous les appareils, c’est une zone similaire mais légèrement différente qui s’active. « Nous sommes partis de l’idée d’une gestion collective de robots et nous nous sommes rendus compte que le cerveau humain est en fait très concerné par les comportements collectifs » poursuit-il.

C’est cette découverte qui a permis aux chercheurs de passer les principales actions de pilotage au crible pour en déterminer des schémas types et variables (au niveau des signaux neuronaux) et de pouvoir ensuite y annoter une réponse informatique singulière. A l’instar de n’importe quel joystick, lorsque vous effectuez tel geste, vous mettez en oeuvre telle action. Sauf « qu’on ne peut pas faire des actions collectives avec un joystick » explique Artemiadis. Mais un cerveau, si. Il suffit à l’utilisateur de s’imaginer une situation pour qu’elle se réalise sous ses yeux grâce à des signaux envoyés par transmission Bluetooth. Et pour orchestrer le tout, il a fallu passer par de nouveaux algorithmes, tout aussi pointus, pour composer avec les signaux cérébraux et le contrôle des drones.

le casque d'électrodes pour contrôler les drones

Un projet d’envergure

L’équipe de scientifiques veut emmener ce projet encore plus loin en permettant à un humain de gérer collectivement simultanément des machines volantes et terrestres afin d’optimiser le potentiel de collaboration inter-robots. N’allez pas imaginer une nuée de guerriers métalliques à l’instar du projet CODE de la Darpa, car l’idée de cette étonnante combinaison est d’explorer le champ des possibles en matière d’interaction homme-machine. Concevoir des algorithmes pour permettre le pilotage d’appareils terrestres et volants, c’est faire avancer la recherche dans ce domaine en affinant les algorithmes de contrôle et d’interaction pour l’un et l’autre.

C’est d’ailleurs dans le cadre d’un projet financé par la DARPA que Artemiadis avait débuté ses recherches dans ce domaine. Mais celle-ci avait finalement abandonné son idée, beaucoup trop dépendante de la concentration du pilote. Et ils n’avaient pas tort, le chercheur avoue lui-même que l’expérience a peu de chances d’aboutir si tout ce à quoi vous pensez c’est à votre repas du midi… Pour empêcher au mieux la distraction de ses sujets « nous leur demandons de ne penser qu’à deux choses : sa respiration ou bien le fait de serrer les poings« . La fatigue et le stress sont les principaux facteurs d’échec de leurs opérations.

Pour le moment les scientifiques de l’Université de l’Arizona ne sont capables de piloter que 3 à 4 UAVs à la fois, mais ils espèrent réitérer l’exploit avec une dizaine, voire une centaine d’unités. Car selon eux les applications possibles d’une combinaison de robots terrestres et aériens sont très prometteuses, on peut imaginer « que les drones aériens viennent atterrir sur les modèles terrestres pour se recharger » ou bien « pour transmettre des informations sans en passer par le sans-fil« .


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