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Robotique. Amorce de dialogue entre des robots et des poissons-zèbres

Si vous rencontriez un robot anthropomorphe doté d'un minimum d'intelligence proche de l'humaine, comment réagiriez vous? L'expérience a déjà été faite et le sera de plus en plus. Mais comment en retour le robot réagirait-il à vos propres réactions? Pour le moment, il n'existe pas encore de robot doté de capacités lui permettant de prendre en compte la façon dont les humains se comportent avec lui, sauf dans des domaines extrêmement simples.

Il paraît donc intéressant de conduire une telle expérience, dont les enseignements pourraient être très importants dans une société où les humains seront conduits à fréquenter des robots biomimétiques dotés de plus en plus de facultés d'apprentissage au contact de leurs compagnons humains.

Compte tenu cependant des difficultés à surmonter, ne fut-ce que pour réaliser des robots dotés des ressources nécessaires pour une interaction approfondie avec des humains, des chercheurs de la Tandon School of Engineering de l'Université de New York http://engineering.nyu.edu/ ont mis au point un système d'échange et d'apprentissage en boucle entre un animal relativement simple, le poisson-zèbre https://fr.wikipedia.org/wiki/Poisson_z%C3%A8bre, et un robot lui-même relativement simple. Celui-ci a été conçu pour se comporter de la même façon qu'un poisson-zèbre, de façon à pouvoir être pris pour un semblable par le poisson. A l'inverse, il a été doté de logiciels et d'interfaces lui permettant de prendre en compte les comportements des poissons à son contact. On lira ci-dessous les références de l'article que l'équipe vient de publier dans la prestigieuse revue Nature.

Pour des raisons pratiques, dans un premier temps, les expériences qui viennent d'être conduites en ce sens l'ont été dans une enceinte où un panneau de verre séparait les deux protagonistes, mais à travers de laquelle ils pouvaient cependant s'observer, de la même façon qu'ils le feraient dans l'eau.

Il a été constaté que le poisson, dans ces conditions, n'éprouvait pas de peur dans le voisinage d'un robot se comportant comme lui et réagissant immédiatement à ses propres réactions. Au contraire, il a paru, malgré la séparation imposée par le panneau de verre, désireux de conduire un dialogue comportemental avec le robot. A l'inverse, les capacités d'observation et de déduction du robot lui permettait de s'intégrer aussi pleinement que possible dans les échanges que proposait inconsciemment le poisson. Le tout s'est fait en temps réel, ce qui est essentiel à la validité de l'expérience.

Ceci dit, dans la communication entre animaux interviennent des échanges d'hormones ou d'odeurs qui seront toujours très difficiles à identifier et plus encore à reproduite par les concepteurs des futurs robots.

Des poissons enrichis?

Les chercheurs s'efforcent désormais de mieux observer et comprendre les comportements des poissons-zèbres entre eux, afin d'améliorer les réponses que le robot pourra leur apporter. Celui-ci pourra, au lieu de simplement les imiter après coup, anticiper ces réponses afin de mieux s'intégrer dans la relation avec les poissons. Il restera pour aller plus loin à concevoir un robot suffisamment robuste, malgré la miniaturisation, pour nager et réagir parmi les poissons-zèbres comme s'il était l'un d'entre eux.

Ajoutons pour notre part, en extrapolant, que si un tel robot était conçu de façon à entretenir des rapports progressivement enrichis avec des générations successives de poissons-zèbres, afin de leur apprendre des comportements encore inconnus de l'espèce, de futurs poissons pourraient peut-être faire-preuve de savoirs augmentant leur capacités à maitriser le milieu et mieux éviter les prédateurs.

Abstract

Robotics is continuously being integrated in animal behaviour studies to create customizable, controllable, and repeatable stimuli. However, few systems have capitalized on recent breakthroughs in computer vision and real-time control to enable a two-way interaction between the animal and the robot. Here, we present a “closed-loop control” system to investigate the behaviour of zebrafish, a popular animal model in preclinical studies. The system allows for actuating a biologically-inspired 3D-printed replica in a 3D workspace, in response to the behaviour of a zebrafish. We demonstrate the role of closed-loop control in modulating the response of zebrafish, across a range of behavioural and information-theoretic measures. Our results suggest that closed-loop control could enhance the degree of biomimicry of the replica, by increasing the attraction of live subjects and their interaction with the stimulus. Interactive experiments hold promise to advance our understanding of zebrafish, offering new means for high throughput behavioural phenotyping.

Référence

https://www.nature.com/articles/s41598-017-19083-2

 

15/02/2018
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