Les fourmis, il suffit de les observer deux minutes pour s'en convaincre, sont d'une efficacité redoutable dans leur travail. Rien d'étonnant à ce que les concepteurs de robots s'en inspirent pour développer leurs machines, censées pouvoir un jour abattre une quantité innombrable de tâches à la place de l'être humain. Comme ils l'expliquent dans la revue Nature du 31 août, des chercheurs lausannois ont programmé une petite colonie de robots comme s'il s'agissait de fourmis ayant la fonction de ramener de la nourriture au nid. L'application de la myrmécologie à la robotique n'a pas déçu. Les petits engins à roulettes ont collaboré entre eux pour le bien commun et ont formé un système robotique flexible, robuste et efficace. La preuve qu'avec seulement quelques règles de base, même très simples, on peut obtenir des comportements surprenants de cohérence et de naturel.

«Il n'y a pas d'unité de commande centrale dans notre expérience, explique Laurent Keller, professeur à l'Institut de zoologie et d'écologie animale de l'Université de Lausanne et un des auteurs de l'article. Chaque robot est programmé séparément.» Au début, toutes les petites machines se trouvent dans le «nid». Celui-ci possède un certain capital d'énergie (qui correspond à de la nourriture), qui est progressivement consommé par ses membres. Les robots sont programmés pour sortir du nid lorsque cette quantité descend au-dessous d'un certain seuil. Leur objectif est alors de trouver des «graines» – de l'énergie –, de s'en saisir et de les ramener à la maison pour compenser les pertes.

«Nous avons fixé des seuils de réaction différents pour chaque robot, précise Laurent Keller. C'est exactement ce qui se passe dans une vraie colonie de fourmis. Quand la faim se fait sentir, c'est petit à petit (et non pas toutes en même temps) que les ouvrières abandonnent leur tâche du moment pour partir à la recherche de nourriture. Les variations génétiques entre individus font qu'ils ne réagissent pas tous avec la même sensibilité.» Autre détail emprunté à la nature: l'entrée du nid est balisée avec une ligne peinte sur le sol que les engins automatisés peuvent reconnaître et suivre. Comme le feraient les fourmis avec une piste marquée avec des phéromones.

Les expériences ont été menées à l'Institut de micro-informatique de l'EPFL par Jean-Bernard Billeter et un étudiant, Michael Krieger. Ils ont remarqué que, jusqu'à un certain point, plus les robots sont nombreux, plus leur efficacité à ramener des graines augmente. Mais, si le nid dépasse une certaine taille, cette tendance s'inverse. Des interactions négatives apparaissent: les robots se gênent dans leurs mouvements ou se mettent à deux pour se saisir de la même graine. «Ce qui est frappant, c'est qu'on a observé la même évolution de l'efficacité en fonction de la taille du groupe chez de nombreux insectes sociaux», relève Laurent Keller.

Les chercheurs ont ensuite corsé un peu l'affaire en donnant à chaque robot la possibilité, lorsqu'il trouve par hasard une graine, de regarder autour de lui durant dix secondes pour vérifier s'il n'est pas par hasard tombé sur un gisement. Si c'est le cas, il peut mémoriser son chemin de retour – comme une fourmi ou une abeille – et revenir se servir au même endroit plus tard. Bien entendu, l'efficacité des automates s'en est ressentie favorablement.

En dernier lieu, les scientifiques ont octroyé aux robots la faculté de recruter leurs congénères, une fois de plus à la façon des insectes sociaux. Ainsi, lorsqu'un des engins sur roulettes part en chasse et découvre un champ de graines, il est capable de rameuter les siens pour l'aider à le récolter.

A force de petits ajouts très simples dans la programmation, les membres du nid sont devenus des champions du fourrage. Il s'est avéré qu'un tel système, avec plusieurs robots fonctionnant de concert, est beaucoup plus efficace qu'un robot solitaire. Il est aussi plus résistant aux pannes. Si un engin flanche, cela n'empêche pas le reste du groupe de continuer à fonctionner.

«Plusieurs équipes de chercheurs travaillent sur la robotique collective, car les applications sont potentiellement nombreuses, souligne Jean-Bernard Billeter. Cela va des opérations de déminage au nettoyage des rues de la ville en passant par l'exploration de la planète Mars et l'entretien des égouts. Il reste encore beaucoup de problèmes à régler, notamment au niveau des capteurs des robots. Mais je suis confiant. Le jour où l'on pourra disposer de dizaines ou d'une centaine de robots fiables, on commencera à les utiliser pour de vrai.»

La robotique a toujours été populaire. Les fourmis aussi, à en croire le nombre de romans publiés sur ce thème ces dernières années. Ce n'est donc pas une surprise de voir le travail des Lausannois s'exposer en couverture du magazine Nature.