Les fourmis inspirent les scientifiques pour un système de navigation avancé
La nature a toujours été une source d’inspiration majeure dans le domaine de l’intelligence artificielle et de la robotique. Un récent développement dans ce secteur provient de l’étude des capacités de navigation de certaines espèces d’insectes, tels que les fourmis. Des chercheurs ont réussi à développer un système de navigation automatisé novateur en imitant les stratégies que les fourmis utilisent pour tracer leur chemin et parcourir de longues distances sans se perdre.
Selon les auteurs de l’étude publiée récemment dans la revue scientifique « Science », cette biomimétique pourrait révolutionner les capacités des petits robots autonomes à naviguer dans des environnements vastes et complexes, les rendant ainsi plus efficaces et fiables dans diverses applications.
Les fourmis, expertes en navigation précise
Les fourmis sont réputées pour leur capacité à se déplacer sur de longues distances avec une précision étonnante, malgré leur petite taille et l’immensité de l’espace qu’elles parcourent. Cette aptitude est le résultat d’un mélange de stratégies comportementales sophistiquées et d’adaptations biologiques qui leur permettent de se repérer dans l’espace et de choisir leur chemin avec précision.
Des études antérieures ont démontré que les fourmis utilisent un système de navigation précis, qualifié par les scientifiques de « système d’intégration des parcours ». Ce mécanisme consiste à mettre à jour en continu leur position par rapport à leur nid, en « mémorisant » les virages et les sinuosités empruntés ainsi que le nombre de pas effectués, afin de trouver le chemin le plus rapide pour revenir sans difficulté, même si leur trajet est complexe et long.
De plus, les fourmis sont capables de reconnaître des repères le long de leur trajet et de les mémoriser, créant ainsi des cartes mentales qui les aident à retrouver leur colonie ou leur source de nourriture. Certaines espèces utilisent la position du soleil comme boussole, ajustant leur direction en fonction du moment de la journée, grâce à une horloge interne leur permettant de calculer le mouvement du soleil.
Les fourmis laissent également des traces chimiques, appelées phéromones, qui guident les autres membres du groupe vers des sources de nourriture. Ces traces sont dynamiques et évolutives, leur intensité augmentant ou diminuant selon la fréquence des déplacements des fourmis, facilitant ainsi l’identification des meilleurs chemins possibles de manière efficace.
Navigation automatisée avancée
En examinant ces stratégies de navigation, des chercheurs de l’université technologique de Delft aux Pays-Bas ont développé des algorithmes et des systèmes qui renforcent les capacités de navigation des petits drones légers, leur permettant de se déplacer de manière autonome sans intervention humaine directe.
D’après un communiqué publié sur le site de l’université, l’équipe de recherche a équipé un drone compact, de type « CrazyFly » et pesant 56 grammes, d’algorithmes imitant le système d’intégration des parcours des fourmis. Ce système permet également de localiser le drone par rapport à son point de départ, facilitant ainsi une planification efficace de son trajet.
Le drone effectue régulièrement des prises de vue rapides de son environnement, qu’il enregistre en mémoire pour les utiliser comme repères dans son cheminement, à l’image des fourmis.
Selon Tom van Dijk, l’auteur principal de l’étude, « pour que cette stratégie soit efficace, le robot doit être suffisamment proche de l’endroit capturé, et un nombre adéquat de prises de vue rapides doit être utilisé ». Il a ajouté qu’un trop grand nombre de prises de vue engendrerait une consommation excessive de mémoire, alors que les travaux précédents avaient tendance à se concentrer sur des images rapprochées pour permettre un passage visuel fluide d’une image à la suivante.
Guido de Kroon, professeur de drones et co-auteur de l’étude, souligne que « la principale idée de notre stratégie repose sur la possibilité d’espacer davantage les prises de vue si le robot se déplace entre ces prises en fonction de la mesure de la distance, tout en maintenant un guidage tant que le robot s’approche suffisamment du lieu de prise de vue ». Cette nouvelle approche permet au drone de naviguer sur des distances allant jusqu’à 100 mètres en utilisant une mémoire de seulement 1.16 kilo-octet.
Applications variées
Selon les chercheurs, les petits robots autonomes dotés de capacités de navigation améliorées pourraient avoir de nombreuses applications, telles que le repérage et l’aide aux victimes lors de catastrophes naturelles, la cartographie de zones dangereuses, ou encore la livraison de fournitures dans des zones sinistrées où l’accès humain est limité.
Équipés de ce système de navigation avancé, les robots pourront explorer efficacement des espaces vastes et isolés, recueillir des données sur les conditions environnementales, la faune et les changements écologiques sans nécessiter de supervision humaine continue. Ils pourraient également se déplacer à travers de grandes étendues agricoles, accomplissant des tâches telles que la plantation, la surveillance de la santé des cultures et la récolte avec une précision et une efficacité accrues.
Dans des environnements urbains complexes et industriels, ces robots peuvent naviguer dans des zones denses, réaliser des tâches de maintenance et assurer des livraisons de marchandises avec une précision et une fiabilité supérieures.