Des chercheurs relient l’oreille d’un criquet à un robot

Dans un développement incroyable dans le domaine de la robotique, des chercheurs de l’Université de Tel-Aviv ont réussi à relier l’oreille d’un criquet mort à un robot. Le robot a pu recevoir les signaux électriques de l’oreille et y répondre, et les chercheurs ont démontré que si ils applaudissent une fois, l’oreille du criquet entend le son, ce qui fait que le robot avance. Si les chercheurs applaudissent deux fois, le robot recule.

Le projet a été dirigé par Idan Fishel, un étudiant en master conjoint supervisé par le Dr Ben M. Maoz de la Faculté d’ingénierie Iby et Aladar Fleischman et de l’École de neurosciences. D’autres noms impliqués dans les travaux incluent les professeurs Yossi Yovel et Amir Ayali de l’École de zoologie et de l’École de neurosciences Sagol, ainsi que le Dr Antonny Sheinin, Idan, Yoni Amit et Neta Shavil.

La recherche a été publiée dans la revue Sensors.

Intégration de systèmes biologiques dans des systèmes technologiques

L’équipe a commencé par examiner les avantages des systèmes biologiques et la manière dont ils pourraient être intégrés dans des systèmes technologiques. Ils ont également étudié la façon dont les sens d’un criquet mort pourraient être utilisés comme capteurs de robot.

« Nous avons choisi le sens de l’ouïe, car il peut être facilement comparé aux technologies existantes, contrairement au sens de l’odorat, par exemple, où le défi est beaucoup plus grand », déclare le Dr Maoz. « Notre tâche était de remplacer le microphone électronique du robot par l’oreille d’un insecte mort, d’utiliser la capacité de l’oreille à détecter les signaux électriques de l’environnement, dans ce cas des vibrations dans l’air, et, à l’aide d’un circuit spécial, de convertir l’entrée de l’insecte en celle du robot. »

Les chercheurs ont d’abord construit un robot qui pouvait répondre aux signaux environnementaux, puis ont isolé et caractérisé l’oreille d’un criquet mort et l’ont maintenue en vie. À la dernière étape de la recherche, l’équipe a pu trouver un moyen d’utiliser les signaux reçus par l’oreille de l’insecte de telle sorte qu’ils puissent être utilisés par le robot. Selon les chercheurs, le robot pouvait « entendre » les sons et y répondre en conséquence.

« Le laboratoire du professeur Ayali a une grande expérience de travail avec les criquets et a développé les compétences pour isoler et caractériser l’oreille », explique le Dr Maoz. « Le laboratoire du professeur Yovel a construit le robot et a développé un code qui permet au robot de répondre aux signaux auditifs électriques. Et mon laboratoire a développé un dispositif spécial – Ear-on-a-Chip – qui permet à l’oreille d’être maintenue en vie tout au long de l’expérience en fournissant de l’oxygène et de la nourriture à l’organe, tout en permettant aux signaux électriques d’être extraits de l’oreille du criquet et amplifiés et transmis au robot.

Plus sensible et plus économe en énergie

À de nombreux égards, les systèmes biologiques sont nettement supérieurs aux systèmes technologiques. Ils sont non seulement plus sensibles, mais également plus économes en énergie.

« En général, les systèmes biologiques ont un énorme avantage sur les systèmes technologiques – à la fois en termes de sensibilité et en termes de consommation d’énergie », poursuit le Dr Maoz. « Cette initiative des chercheurs de l’Université de Tel-Aviv ouvre la porte à des intégrations sensorielles entre les robots et les insectes – et peut rendre de nombreux développements plus lourds et coûteux dans le domaine de la robotique superflus. »

« Il faut comprendre que les systèmes biologiques dépensent une énergie négligeable par rapport aux systèmes électroniques. Ils sont miniatures et donc extrêmement économiques et efficaces. Pour comparer, un ordinateur portable consomme environ 100 watts par heure, tandis que le cerveau humain consomme environ 20 watts par jour », déclare le Dr Maoz. « La nature est beaucoup plus avancée que nous, nous devons donc l’utiliser. Le principe que nous avons démontré peut être utilisé et appliqué à d’autres sens, tels que l’odorat, la vue et le toucher. Par exemple, certains animaux ont des capacités incroyables pour détecter des explosifs ou des drogues ; la création d’un robot avec un nez biologique pourrait nous aider à préserver la vie humaine et à identifier les criminels d’une manière qui n’est pas possible aujourd’hui. Certains animaux savent détecter des maladies. D’autres peuvent détecter des tremblements de terre. Le ciel est la limite. »

De nombreux progrès dans le domaine de la robotique peuvent être attribués à l’inspiration tirée de la nature. C’est particulièrement vrai lorsqu’il s’agit d’insectes, qui sont constamment étudiés par des chercheurs qui tentent de recréer leurs efficacités parmi les systèmes robotiques.