Quand un robot se déplace dans l'espace, son comportement peut être modélisé par quelques équations simples. Mais dès qu'il rencontre un obstacle ou veut attraper un objet, tout se complique.
Le Laboratoire d'intelligence artificielle du MIT, conscient de ce problème qui limite les capacités d'action des robots, essaye d'élaborer un nouveau cadre mathématique qui unifie les règles d'évolution dans un espace libre et les règles de réaction face à un obstacle ou en cas de préhension d'un objet.
Ces travaux visent à rendre les robots plus souples, plus efficace et plus autonome dans leurs actions. Dans plusieurs articles récents, les scientifiques de ce centre de recherche ont fait part de leurs progrès dans ce domaine. Ils ont notamment montré comment de nouvelles approches mathématiques pouvaient sensiblement améliorer les calculs de trajectoire de robots complexes, comme le "Fast Runner", un robot autruche bipède en cours de construction à l'Institut pour la cognition humaine et la machine en Floride.
Parallèlement, ce nouveau cadre mathématique doit améliorer les conditions de stabilité et les capacités de rétablissement de l'équilibre des robots exposés à des chutes ou à des coalitions.
Ces travaux ont par exemple montré que, dans le cas du robot Fast Runner, la programmation classique de la marche (poser d'abord le talon au sol puis la pointe du pied) n'était pas pertinente et qu'il fallait revoir cette programmation en fonction de la forme et des degrés de liberté de la machine.
Le problème est qu'une telle démarche se heurte à ce que les spécialistes appellent « l'explosion combinatoire ». Dans le cas du Fast Runner, il y aurait en théorie 4 millions de combinaisons possibles à explorer avant de déterminer la meilleure façon de marcher.
Mais comme l'explique Michael Posa et Mark Tobenkin, tous deux chercheurs au MIT, le problème se corse encore davantage quand on prend en compte la non unicité des solutions. Ceux-ci soulignent en effet que pour assurer la stabilité d'un robot en quatre collisions, il est nécessaire d'évaluer non seulement toutes les configurations possibles du point de contact, mais également toutes les solutions possibles des équations qui en résultent.
Pour surmonter cet obstacle, ces deux chercheurs ont eu l'idée de s'attaquer à ce problème mathématique en recourant à des expressions algébriques simples. Cette méthode leur permet, à l'aide de seulement quelques équations, d'obtenir des informations suffisantes sur la façon dont le robot va réagir face à telle ou telle situation imprévue.
Bien entendu il ne s'agit pas d'une description précise de la réaction que le robot aura dans un cadre donné, mais cette approximation s'avère suffisante pour gérer la plupart des situations rencontrées dans le monde réel par la machine.
Les chercheurs soulignent toutefois que cette approche est plus facile à mettre en œuvre pour faire réagir le robot à des situations simples. Néanmoins, comme le souligne Posa et Tobenkin, « Rien en théorie n'empêche l'utilisation de notre approche mathématique pour permettre au robot de faire face à des situations plus complexes sans se heurter immédiatement à l'obstacle de l'explosion combinatoire en matière de calcul des solutions d'équations. »
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
