Il est vrai que ce n’est pas l’attribut que l’on remarque en premier chez un éléphant, mais Dame Nature a offert à ce gros pachyderme des moustaches. Plus spécifiquement, des vibrisses, comme celles de votre chat, essaimées le long de sa gigantesque trompe, elle-même composée de 150 000 muscles. Comme ses oreilles, elle est un chef-d’œuvre d’ingénierie biologique, lui permettant de scanner son environnement, de cartographier les reliefs, d’identifier les textures ou de mesurer les distances avec une précision chirurgicale.
Un système sensoriel quasiment unique dans le règne animal, qui pourrait servir, plus tard à concevoir des robots équipés de dispositifs inspirés de ces vibrisses. Ils seraient ainsi bien plus sensibles à ce qui les entoure, sans dépendre de capteurs lasers, de caméras thermiques, de LiDARs, ou d’algorithmes de vision, plus coûteux à développer. Dans une étude publiée le 12 février dans la revue Science, une équipe internationale de chercheurs (Max Planck Institute et Université Humboldt) a détaillé l’anatomie de ces poils high-tech pour nous expliquer comment ce paisible géant peut manipuler une chips ou une cacahuète sans la briser.
Des poils « intelligents »
En passant des vibrisses d’éléphant d’Asie sous un micro-scanner 3D, les chercheurs ont découvert que celles-ci étaient plates et creuses à leur base. En partie poreuses, elles sont donc très légères et très résistantes aux chocs ; un avantage lorsque l’on sait qu’elles ne repoussent jamais, comme celles d’autres animaux. La sélection naturelle est tout de même bien faite : il aurait été désastreux pour un éléphant de les perdre, sachant qu’il brasse des dizaines de kilos de nourriture avec sa trompe quotidiennement, qu’il s’en sert pour s’abreuver, pour communiquer ou pour se doucher, le tout avec une vue très médiocre.
Contrairement aux poils du reste de leur corps qui sont rigides de la racine à la pointe, le bout des vibrisses est très flexible : une caractéristique que les chercheurs ont appelé « gradient de fonctionnalité ». À la base, elles sont dures et robustes pour ancrer le signal tactile mais à leur extrémité, elles sont aussi souples qu’un élastique pour épouser les moindres reliefs. Grâce à ce contraste, cela permet à l’animal de savoir exactement où se situe le point de contact lorsque sa trompe touche quelque chose.
Grâce à cette morphologie folliculaire, l’éléphant peut donc voir avec sa peau ; s’il effleure un objet, la déformation de la moustache ne sera pas la même selon que le contact a lieu à deux millimètres ou à trois centimètres de sa trompe. Ce gradient permet au cerveau du pachyderme de calculer instantanément les distance et les formes sans même avoir besoin de ses yeux. Ses vibrisses assurent donc déjà une partie du traitement de l’information avant même que la sensation tactile n’arrive aux neurones.
Le nouveau Graal de la robotique ?
La robotique bio-inspirée, même si ses origines remontent aux années 1950, a connu une accélération fulgurante dès les années 1990-2000. Les exemples qui nous reviennent forcément en tête sont les robots chiens de la société Boston Dynamics : le premier, BigDog, qui a connu des descendants bien plus avancés comme le petit Spot en 2020. Mais ils ne sont pas les seuls ; d’autres entreprises ou organismes scientifiques, moins médiatisés, travaillent également sur ce segment.
Ces robots n’ont, en revanche, pas le sens du toucher, contrairement à Figure 03, par exemple. S’il est extrêmement impressionnant, tant par les tâches qu’il peut réaliser que par sa méthode d’apprentissage, il dépend encore d’une puissance de calcul colossale et de réseaux de neurones complexes pour interpréter son environnement.
Si l’on parvenait un jour à copier la structure des vibrisses d’éléphants, nous pourrions alléger considérablement la charge de calcul de nos machines. En robotique, on appelle cela l’« embodied intelligence » : c’est la physique même du capteur qui traite l’information.
Par exemple, un bras articulé recouvert de vibrisses n’aurait plus besoin calculer pour analyser ce qu’il touche ; les vibrisses, en se déformant, lui donneraient l’information instantanément. On pourrait imaginer également des robots de sauvetage, qui se glisseraient dans des décombres ou des zones sinistrées, sans avoir besoin de recourir à des caméras ou à des capteurs. Elles trouveraient une excellente application pour des robots assistants en chirurgie ou pour ceux explorant les abysses océaniques ; les possibilités sont immenses.
Si l’on parvient à industrialiser le procédé de fabrication de ces vibrisses, la robotique profiterait d’un énorme avantage : le coût dérisoire en énergie qu’elles demanderaient pour fonctionner. Comme elles captent passivement l’information, elles ne consomment quasiment aucune électricité. D’ailleurs, ce type de système est déjà testé sur certains drones par plusieurs organismes de recherche. Entre autres, le MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory, ou par le Biomimetics and Dextrous Manipulation Laboratory de l’Université Stanford afin qu’ils évitent plus facilement les obstacles. Même si ces recherches restent au stade expérimental, leur potentiel est immense ; toutefois, elles ne sont, pour l’heure, qu’un petit aperçu de ce que pourrait être la robotique de la prochaine décennie.
- Les vibrisses des éléphants, sensibles et flexibles, pourraient inspirer la conception de robots plus agiles et efficaces.
- Ces moustaches permettent aux éléphants de percevoir leur environnement avec une grande précision, sans dépendre de capteurs coûteux.
- L’industrialisation de ces structures pourrait révolutionner la robotique en réduisant les besoins énergétiques et en améliorant le sens du toucher des machines.
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