Les animaux forment des troupeaux, des troupeaux, des bancs et des essaims spectaculaires qui tournent et tournent collectivement en mouvement. Un observateur occasionnel de ces mouvements est obligé de se demander comment les animaux individuels savent dans quelle direction se déplacer ensuite et comment ils ne se percutent pas en chemin. Une équipe de chercheurs dirigée par l’Université de Constance a tenté de répondre à ces questions en utilisant des microrobots programmables qui agissent comme un groupe d’animaux.
Les chercheurs sont partis du principe qu’un groupe d’animaux confrontés à une menace imminente tenterait de s’éloigner de la menace, tout en essayant de rester aussi près que possible du centre du groupe. Le groupe réagira alors de manière optimale, même si certains animaux ne remarquent pas la menace ou y réagissent de manière inappropriée.
Pour leurs expériences, les chercheurs ont utilisé un système de microrobots, constitués de boules de verre programmables qui se déplacent activement et s’étalent finement dans une certaine zone. Ce scénario imite un troupeau d’antilopes paissant paisiblement dans une prairie de savane. Le lion indésirable dans cette scène est représenté par un faisceau laser qui, lorsqu’il est focalisé sur les perles, les réchauffe d’un côté, les faisant bouger, comme des animaux.
« Nous sommes capables de cibler chaque perle individuellement et d’ajuster son mouvement pour l’adapter à celui de ses voisines », a expliqué le physicien et doctorant Chun-Jen Chen, qui a mené la plupart des expériences. « Les robots de notre essaim sont programmés pour éviter les collisions. Ils ont également reçu l’information selon laquelle ils devaient orienter leur mouvement en fonction de l’emplacement approximatif du milieu du groupe. Grâce à ces règles, les robots se sont organisés en tourbillon.
Selon le professeur Clemens Bechinger, l’essaim microrobotique reproduit étonnamment bien les mouvements des essaims d’animaux. Dès qu’un « prédateur » apparaît, les microrobots modifient leurs mouvements, explique Bechinger. Ils commencent à se déplacer différemment, mais le changement de direction n’est que minime et n’oblige pas chaque membre de l’essaim à s’éloigner directement du prédateur. Il est frappant de constater que le groupe dans son ensemble s’éloigne du prédateur en ligne droite, même si les individus du groupe ne se déplacent pas nécessairement de manière aussi directe.
« Cette prouesse dans laquelle les individus se déplacent d’une manière qui n’est pas idéale pour chacun d’eux, mais où le groupe dans son ensemble se comporte de manière optimale, repose sur un processus de prise de décision collective ou « intelligence en essaim » dans lequel des informations sont constamment échangées. entre les différents membres d’un groupe », a déclaré le professeur Bechinger.
« Une conséquence directe de ce comportement est que l’efficacité de la réponse en vol reste pratiquement inchangée, même si la moitié des microrobots – ou animaux – ne répondent pas à la menace », a expliqué Chen. « Cela montre que les informations manquantes ou incomplètes provenant de membres individuels d’un groupe peuvent être compensées par d’autres membres. »
Les physiciens émettent l’hypothèse que cela pourrait être une raison pour laquelle les animaux s’organisent en groupes, même si ces groupes sont plus visibles pour les prédateurs que ne le sont les animaux individuels.
Si les résultats de l’étude aideront les scientifiques à comprendre les fondements de la prise de décision au sein de groupes d’animaux, ils sont également pertinents pour des applications dans le domaine de la microrobotique. Pour les applications futures, dans lesquelles plusieurs robots autonomes doivent accomplir une tâche utile ensemble mais où il peut y avoir des perturbations dans les communications, les connaissances acquises dans cette étude bénéficieraient. Grâce aux connaissances acquises ici, un essaim robotique pourrait bien fonctionner même si, par exemple, les capteurs de certains robots tombaient en panne.
« Les autres microrobots compenseraient simplement ceux dont les capteurs sont cassés, ce qui confèrerait à ces systèmes un très haut niveau de robustesse », a déclaré Bechinger.
L’étude est publiée dans le Nouveau journal de physique.
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Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur
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