Que nous soyons prêts ou non, la révolution des robots est en marche. Ces machines intelligentes et auto-apprenantes sont déjà omniprésentes dans nos foyers, nos lieux de travail et nos environnements urbains. Mais quelles sont les technologies qui sous-tendent cette évolution remarquable ? Quelles seront les prochaines étapes de cette évolution ?
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Dans tous les secteurs d’activité, il est fort probable qu’une forme de robotique soit impliquée. Les robots d’entrepôt s’occupent des commandes tandis que les drones assurent la livraison des colis. Les bras robotisés sont utilisés en chirurgie tandis que les systèmes de notation automatisée corrigent les copies d’examen.
Nous sommes désormais entourés de robots à chaque tournant. Nous sommes arrivés à un point où certains systèmes robotisés, comme les distributeurs automatiques de billets et les caisses en libre-service, sont devenus si communs qu’ils sont presque invisibles en tant que robots.
Il est indéniable que nous avons été témoins de progrès considérables dans ce domaine au cours de la dernière décennie. Nous pouvons donc aisément envisager un avenir proche où de nouvelles avancées transformeront encore davantage notre société. Demain, le monde sera automatisé, numérisé et interconnecté.
Mais quelles sont les technologies qui soutiennent cette révolution ? Mécanique, intelligence et connectivité : trois piliers clés qui façonnent notre avenir. Nous explorons comment ces différentes facettes s’entremêlent pour façonner une société où les robots sont omniprésents.
Robotique
En 1961, General Motors a présenté Unimate, le premier robot industriel au monde, marquant ainsi le début de l’ère robotique moderne. Pesant 1 225 kilogrammes, il a été utilisé pour automatiser le processus de moulage sous pression.
Depuis lors, les robots ont révolutionné les processus de fabrication industrielle en accomplissant des tâches autrefois effectuées par des humains avec une efficacité considérablement accrue. Aujourd’hui, les tâches impliquant le port de charges lourdes et des mouvements répétitifs sont désormais accomplies par des machines.
De nos jours, les robots jouent un rôle crucial dans divers domaines en dehors de l’industrie. Les robots grand public, d’entreprise, militaires et les véhicules autonomes avancent à pas de géant, révolutionnant chacun leur secteur respectif.
Les coulisses de l’ère robotique
Les avancées dans les technologies de détection ont été cruciales pour cette évolution. Les capteurs à courte portée et les caméras à basse résolution ont été remplacés par des outils plus compacts et plus puissants. Les progrès dans les systèmes de mouvement et de vision modernes permettent aux robots d’atteindre des niveaux d’autonomie plus élevés, d’exécuter des tâches plus rapidement et avec une précision accrue.
Parmi les technologies robotiques utilisées aujourd’hui, on peut citer :
Vision par ordinateur
Systèmes de détection et de télémétrie par la lumière (LIDAR) : cette technologie utilise des faisceaux lumineux réfléchis sur les surfaces environnantes pour créer des cartes en 3D de l’environnement.
Vision 2D : cette technologie permet au robot de percevoir les dimensions en longueur et en largeur de manière plane et calibrée, mais ne prend pas en compte la dimension de la hauteur.
Vision 3D : habituellement, deux caméras ou plus sont utilisées pour capturer des informations sur les axes X, Y et Z, offrant ainsi une représentation géométrique plus détaillée de l’environnement.
Systèmes audio
Microphone : une unité de conversion analogique-numérique combinée à un traitement numérique des signaux peut être utilisée pour détecter l’état émotionnel de la voix d’un être humain.
Systèmes tactiles
Capteurs capacitifs : cette technologie de détection, déjà familière dans les appareils à écran tactile, permet aux robots de détecter et de distinguer différentes surfaces.
Systèmes de perception
Capteurs de proximité : ils peuvent être basés sur des technologies capacitives, inductives, optiques, sonar, ultrasoniques et à fibre optique.
Mouvement des robots
Les robots prennent de nombreuses formes, mais l’humanoïde, conçu pour ressembler au corps humain, est l’une des plus populaires dans la fiction. Cependant, malgré les avancées impressionnantes réalisées par des sociétés d’ingénierie telles que Boston Dynamics, nous sommes encore loin d’atteindre des mouvements humains fluides dans les robots.
Cela dit, nous avons parcouru un long chemin depuis les mécanismes qui ont inspiré la fameuse « danse du robot ». Voici quelques exemples de développements intéressants en matière de mouvements robotiques naturels.
Mouvement insecte
Des chercheurs de l’Institut de technologie de Tokyo ont découvert de nouvelles méthodes pour contrôler les robots à plusieurs pattes. Ils suggèrent qu’en utilisant un contrôleur à deux niveaux, il est possible de manipuler un réseau d’oscillateurs non linéaires afin de générer différentes démarches et postures. En clair, ils ont créé des robots qui se déplacent comme des insectes.
Ils ont démontré cette capacité à générer des schémas de marche naturels en utilisant un robot à six pattes conçu pour ressembler à une fourmi. Les chercheurs ont constaté que le robot exécutait des mouvements qu’il n’avait pas été spécifiquement conçu pour produire, mais qui étaient couramment observés chez les insectes du monde réel. Au contraire de la plupart des développements visant à reproduire la biologie, ces chercheurs ont réussi à inverser le mouvement naturel.
Mouvement araignée
Des scientifiques ont développé une araignée bionique capable de rouler et de ramper. Vous pouvez voir un premier prototype dans la vidéo ci-dessus. Baptisé BionicWheelBot, ce robot s’inspire de l’araignée flic-flac, connue pour sa capacité à adapter ses déplacements en fonction des conditions du terrain. Sur un sol irrégulier, l’araignée se déplacerait normalement en utilisant ses pattes. Cependant, lorsqu’elle se trouve sur un sol lisse, l’araignée écarte ses pattes et se déplace en effectuant des saltos.
Bien qu’elle ait huit pattes, la version robotique est nettement moins intimidante que son homologue réel. Il utilise toutes ses pattes pour marcher. Lorsqu’il roule, le robot rétracte six de ses pattes et utilise 15 moteurs, tandis que les deux pattes restantes servent à avancer.
Intelligence artificielle
Même avec une intelligence élémentaire, les robots ont démontré leur capacité à offrir des gains de productivité et d’efficacité considérables à la société. Cependant, les robots de demain seront plus intelligents que jamais, et le potentiel de progrès est colossal. L’intelligence artificielle joue un rôle majeur dans cette évolution.
En général, l’intelligence artificielle est définie comme la capacité d’une machine à reproduire un comportement humain intelligent. Comme l’a souligné Nils J. Nilsson, l’un des chercheurs fondateurs de l’IA :
L’intelligence artificielle vise à rendre les machines intelligentes, tandis que l’intelligence est la qualité qui permet à une entité de fonctionner de manière adaptée et prévoyante dans son environnement.
Nils J Nilsson
Les données sont la principale source de connaissances pour l’IA, constituant le carburant qui alimente ses décisions précises et éclairées. Elles sont souvent modélisées à partir d’une variété de sources et entraînées pour construire le savoir de l’IA.
L’IA a donné naissance à un certain nombre d’applications intéressantes. Ces outils complémentaires convergent avec la robotique pour créer des fonctionnalités robotiques inédites.
Voici quelques exemples.
Des scanners dotés d’IA capables de prédire les maladies
Des scientifiques de Verily, la filiale d’Alphabet spécialisée dans les sciences de la santé, ont mis au point un algorithme d’IA capable de prédire les maladies cardiaques en analysant les yeux des patients. En analysant les scans des yeux, le logiciel utilise l’apprentissage automatique pour déduire des caractéristiques telles que l’âge et la tension artérielle. Ces données sont ensuite utilisées pour prédire le risque cardiovasculaire.
L’algorithme a été entraîné avec un ensemble de données médicales comprenant près de 300 000 patients, incluant des données générales ainsi que des scans oculaires. Des réseaux neuronaux ont ensuite été utilisés pour extraire des schémas à partir de ces informations, permettant à l’algorithme d’apprendre à associer les données oculaires aux paramètres des maladies cardiaques.
Une IA capable de cloner des voix
En 2018, la multinationale technologique chinoise Baidu a publié un livre blanc expliquant son développement en matière d’IA, notamment un programme capable de cloner une voix quelques secondes après l’avoir écoutée. Ce programme peut non seulement imiter les données saisies, mais aussi modifier la voix pour refléter un accent ou un sexe différent.
Le système utilise des réseaux neuronaux profonds pour entraîner le modèle à générer de la parole. Le développement de Baidu représente une avancée majeure dans le clonage de voix, car les versions précédentes de la technologie nécessitaient des délais beaucoup plus longs pour former le modèle.
Une IA capable d’écouter les émotions
Le spécialiste des données musicales Gracenote a enseigné à ses ordinateurs à détecter les émotions dans les chansons grâce à l’apprentissage automatique. L’équipe a d’abord élaboré une taxonomie des humeurs, atmosphères et qualités émotionnelles généralement associées à la musique. Ensuite, ils ont utilisé un ensemble de 40 000 chansons comme exemples pour les catégories d’humeur, les intégrant à l’ensemble de formation. Une fois que le système a été formé sur les chansons, il a pu appliquer ses connaissances à des millions de pistes.
Cette technologie de classification est désormais utilisée par les fournisseurs de services musicaux, y compris Apple et Spotify.
Internet des objets
Les appareils connectés modifient le fonctionnement de nos maisons, de nos bureaux et même de nos villes. En fait, de nombreux observateurs ont anticipé que l’expression « Internet des objets » pourrait disparaître, car tous les appareils futurs seront intrinsèquement conçus pour être connectés.
La taille du marché mondial de l’IoT devrait augmenter, passant de 300,3 milliards de dollars en 2021 à 650,5 milliards de dollars en 2026.
(Source: MarketsandMarkets)
L’une des principales raisons de cette évolution réside dans la baisse des prix des technologies de connectivité. Les capteurs capables de recueillir des données telles que la pression, le couple et la température deviennent de plus en plus abordables. Cette tendance alimente également la croissance rapide du marché de la robotique.
De même, les prix des capteurs LiDAR sont en baisse et peuvent désormais descendre jusqu’à 100 dollars. Auparavant, ces composants représentaient les coûts les plus élevés des robots autonomes. Toutefois, grâce à des investissements agressifs dans le marché des véhicules automatisés, les coûts de production ont considérablement diminué.
La croissance de l’informatique périphérique facilitera davantage le déploiement des solutions IoT. Il s’agit essentiellement d’une version allégée d’un centre de données.
Par exemple, tandis que la vision artificielle traditionnelle exige des modules de caméra et des unités de traitement distincts, l’informatique en périphérie permet au module de caméra de prétraiter les données et de décharger la majeure partie de son traitement vers le réseau en périphérie.
Ceci est particulièrement avantageux pour les robots utilisant l’IA, car ils dépendent de vastes quantités de données traitées en temps réel. Les calculs sont accélérés, ce qui améliore à la fois l’efficacité et le temps de prise de décision.
La connectivité dans l’industrie manufacturière
Rethink Robotics a introduit une nouvelle fonctionnalité pour ses robots de fabrication. Baptisée Intera Insights, cette plateforme logicielle permet aux fabricants d’accéder à des données critiques en temps réel. Les indicateurs clés de performance tels que la force, la vitesse, le nombre de pièces et le temps de cycle sont affichés sur l’écran du robot grâce à un tableau de bord personnalisable. C’est la première fois que des données sont collectées par un robot collaboratif.
Agriculture intelligente
Les robots, les drones et une connectivité accrue transforment la pratique de l’agriculture. Avec l’automatisation intelligente de l’agriculture, les robots agricoles sont désormais utilisés pour diverses tâches agricoles. Ils sont utilisés pour l’ensemencement des cultures, l’horticulture, la récolte et d’autres tâches agricoles. De plus, la connectivité de l’IoT avec d’autres machines autonomes, telles que les tracteurs et les drones, peut réduire la dépendance à l’égard du travail manuel et rendre l’agriculture plus autosuffisante.
L’avenir des robots
Tout au long de l’histoire, la technologie a joué un rôle crucial dans le succès ou le déclin des villes du monde entier. Le développement des robots s’inscrira sans aucun doute dans ce schéma.
Au cours des dernières années, les microprocesseurs sont devenus plus puissants, l’IA a progressé vers une plus grande intelligence, et les robots ont démontré leur potentiel en tant qu’outil d’automatisation précieux.
Les technologies émergentes de demain, telles que la robotique, l’IA et l’IoT, convergeront pour façonner des villes plus intelligentes, des processus commerciaux plus dynamiques, et favoriser des cycles d’innovation plus rapides que jamais.
