Cet article fait suite à l’Apérobot #47 du 21 mars 2022 sur les relations entre robotique et écologie. D’abord quelques informations diverses :

• Assemblée générale de la Toulouse Robot Race le 11 avril à la Place du Code
• Prochain Apérobot le 16 mai qui serait sur la thématique des LEGO
• Ensemble de cours au Collège de France menés par Wendy Mackay. Le lien ici
• La ROSCON France 2022, convention dédiée aux utilisateurs du système d’exploitation ROS a lieu les 22 et 23 juin à Toulouse au LAAS-CNRS. Le lien ici
• En salle, le documentaire Cinq nouvelles du cerveau de Jean-Stéphane Bron

Est considéré ici comme robotique, les sciences étudiant les systèmes captant des phénomènes physiques et agissant sur le monde de manière autonome par l’intermédiaire d’un ordinateur.

Pour appréhender correctement les relations entre robotique et écologie, il faut d’abord avoir lu les résumés des rapports du GIEC groupe I (40 pages) et groupe II (37 pages). Ce sont des bases solides de prédiction et d’estimation du changement climatique et de ses conséquences.

• rapport du GIEC AR6 WGI « The Physical Science Basis » (aout 2021)
• rapport du GIEC AR6 WGII « Impacts, Adaptation and Vulnerability » (février 2022)
• rapport du GIEC AR6 WGIII « Mitigation of Climate Change » (avril 2022)

Une liste non exhaustive des enseignements que l’on retire de ces rapports :

• Une prédiction du changement climatique fonction de plusieurs scenarii d’émissions de gaz à effet de serre dont un qui overshoot à peine 1.5°C par rapport à l’ère pré-industrielle. (actuellement +1.1°C)
• Un nouveau front de travail en plus de limiter les émissions de gaz à effet de serre : s’adapter aux conséquences du changement climatique
• Autre front : construire un socle de société stable pour supporter les actions d’adaptation afin d’améliorer la résilience de l’ensemble écosystème+humanité.
• 3.3 à 3.6 Mds de personnes vivent dans un environnement vulnérable au changement climatique (pénurie d’eau, montée des océans, événements climatiques extrêmes)
• Une liste très exhaustive d’adaptations à démarrer le plus vite est décrite dans le rapport WGII avec des études de faisabilité incluant les technologies.

Le CNRS entretien le GDS ecoinfo, un groupe qui travaille à réduire l’impact écologique des technologies de l’informatique.

• Le livre de Luc Julia « On va droit dans le mur ? » (Mars 2022)
• Le lien vers le site ecoinfo ici.
• L’outil de calcul ecodiag de l’empreinte écologique d’un parc informatique ici.
• Informatique et développement soutenable (LIMSI)
• Conférence de Françoise Berthoud :

A retenir :

• L’impact écologique de l’informatique est majoritairement dû à la fabrication et au transport des ordinateurs et de ses composants. L’usage a un faible impact.
• Économie d’énergie nécessaire à l’adaptation au changement climatique
• Économies d’énergie à chercher dans l’énergie gaspillée, l’énergie dissipée et l’énergie consommée pour le confort.
• Attention à l’effet rebond, à considérer comme un effet et non une cause.
• Impact des pénuries de composants/matières premières.
• Les robots étant moins nombreux que les ordinateurs actuellement, leur impact est moindre mais il ne s’agit pas non plus de faire n’importe quoi.

Chercher un impact écologique positif de la robotique peut devenir un exercice de déculpabilisation compliqué après cet état des lieux sérieux, la robotique étant une discipline passionnante (Frankenstein)

• Un système robotique peut aider à limiter les gaspillages d’énergie et d’achats grâce à sa capacité à agir directement sur le monde réel
• Les sciences de la robotique traitent aussi de la problématique du contrôle des systèmes super complexes par contrainte ou accompagnement des dynamiques naturelles.
• Un contrôle des gaspillages peut entrer en conflit avec la préservation de la vie privée, trouver des intermédiaires pour garantir les deux
• Inclure la finance dans cette problématique par l’intermédiaire de la comptabilité, les économie financières étant très encourageantes.
• La robotique peut permettre de mieux surveiller et visualiser les ordres de grandeur en jeu.
• liste à compléter.

A la vôtre,

Sponsor pour la Toulouse Robot Race 2018

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Le robot, en images :

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Voici le robot en images :

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Du 8 au 12 janvier, nous avons été invités à travailler dans les locaux de l’INRIA à Bordeaux pour continuer à développer notre projet Machine Vivante. Depuis la dernière résidence au Quai des Savoirs, nous avons décidé tout d’abord de changer la forme de la créature pour travailler sur une forme plus légère, plus étendue et en fibre végétale (peuplier – carton). Nous avons aussi rationalisé la partie treuil et son électronique. Et enfin, nous avons travaillé sur les matériaux des contrepoids, initialement des bouteilles, avec des matériaux de maçonnerie (briquettes et sable).

L’objectif de la résidence était d’abord de rencontrer les chercheurs du laboratoire, d’installer la machine dans un autre environnement et de travailler sur les comportements pour les affiner.

Mais voilà, dès la première activation, nous avons eu une surprise de taille. En effet, nous pouvons dévoiler que la détection des corps en interaction avec la machine se fait avec une Microsoft Kinect V2. A la première activation, la forme s’est élevée à 3 mètres du sol, a suivi Manon pendant un petit moment puis a commencé à se dandiner de manière étrange assez imprévisible tout en suivant encore Manon qui était dans le cube. Nous avons cru à un bug géométrique mais ce n’était pas le cas.

Si nous demandions à ce moment là le nombre de personnes vues par la Kinect, elle aurait répondu deux : Manon et la Machine ! Nous qui cherchions à donner l’illusion du vivant au public, nous avons une réponse de la Machine elle-même, et elle se considère comme humaine…

En regardant l’image que voyait la Kinect, nous voyons en effet une sorte de fantôme accroché dans la forme suspendue. Bon, il se pouvait que ce soit une sorte de bug mais chose étonnante, ce bug est très stable. Nous avons donc fait un piège qui trompe l’algorithme de détection de forme humanoïde de la Kinect.

Comment fonctionne justement cet algorithme ? Cet article de Microsoft Research donne de nombreux indices. Notamment qu’il utilise un algorithme dit de « Randomised decision forest ». Cet algorithme est une technique d’apprentissage statistique qui repose sur un grand nombre d’images tests réelles mais aussi synthétiques. L’utilisation de données synthétiques pour les algorithmes d’apprentissage est une technique qui permet de multiplier encore plus le jeu de données afin que la base d’apprentissage ait un taux de réussite encore meilleur.

Quand on parle d’algorithme d’apprentissage statistique, il faut le paraphraser en algorithme de « classification statistique ». C’est à dire que l’algorithme, sur la base des données qu’il a analysé et compressé, a classé notre Machine dans la catégorie « humanoïde ». C’est pourtant un hexagone fait de prêt de 300 petits triangles.

Ce fait met en valeur un des problèmes des algorithmes d’apprentissage, il peuvent faire des erreurs. Et s’ils ne peuvent plus apprendre (figé), il sont difficilement résilients.

Ce bug est certes stable mais pas fiable. Mais il nous a donné l’idée pour fabriquer un algorithme de traitement d’image beaucoup plus fiable pour catégoriser la Machine.

Affaire à suivre…

Voici une liste non exhaustive de références qui peuplent nos cerveaux lors de nos créations. L’ordre est arbitraire et celui d’un voyage. Tous sont lus ou vus par au moins un membre de Caliban Midi, c’est notamment pour cela qu’il n’y a pas tout !

Arts

C’est en effet de l’art que vient majoritairement le robot, des rites sacrés animistes aux statues Egyptiennes qui bougent, c’est cette indescriptible envie qu’a l’homme de créer la vie dans une créature ou tout simplement faire semblant sur scène.

Marionnettes

Des objets qui bougent tout seul, cela ne vient pas des années 1950. Les marionnettes sont sans doutes les robots les plus évolués qu’on connaisse. La robot sous-actionnée en est un exemple.

• Marionettes in Motion – 1939 – W.A. Dwiggins – Techniques de fabrication d’une marionnette à fils – équilibre entre les masses libres et le contrôle
• L’art et la technique de la marionnette à fils (Tomes 1, 2 et 3) – 2012 – B. Frasconne – Techniques de fabrication d’une marionnette à fils, continuité du travail de W.A. Dwiggins
• Man anam ke rostam bovad pahlavan performance de Ali Moini où un corps est relié par des fils à une marionnette.

Design

L’inclusion du mouvement dans le design est une chose qui demande de la justesse. Les énergies et micro-rythmes font aussi partie des outils de design.

• Lungplant – Tim Van Cromvoirt – Respiration/souffle
• Android Birthday – Kevin Grennan – Respiration/souffle

Installations

L’art plastique devient performatif avec la marionnette mais l’art plastique interactif créé une nouvelle façon, temporalité de voir une oeuvre. En voici de nombreux exemples.

• Joséphine – Pol Perez
• And the wind was like the regret for what is no more – Joao Costa
• Offload – Céleste Boursier-Mougenot
• Révolutions – Céleste Boursier-Mougenot
• Re/Search : Bread and Butter with the ever present Question of How to define the difference between a Baguette and a Croissant – Serge Spitzer
• Scenocosme
• Theo Jansen
• Sentient Chamber – Philip Beesley
• Reverse of volume – Yasuaki ONISHI

Danse

L’art plastique performatif peut aussi rencontrer les corps pour des rencontres étranges et un témoignage politique très fort.

• Shonen – Eric Minh Cuong Castaing
• K-Danse – Jean-Marc Matos – Anne Holst
• William Forsythe – Black Flags
• Aurélien Bory – Sans Objet

Transinformatique

Julian Oliver

• The transparency grenade
• Critical Engineering Manifesto

Robotique

La robotique c’est aussi un état de l’art en informatique, électronique, mécanique et « le tout ensemble » inédit dans les sciences, prétexte à la curiosité.

Automates

Tout a commencé ici avec les petits mécanismes poussés à une complexité hors-norme.

• Jacques Vaucanson
• Karakuri

Robotique sous-actionnée

Une branche de la robotique de recherche souvent méconnue mais qui porte en elle les technologies robotiques de demain comme le contrôle par optimisation.

• Delft Biorobotic Laboratory – Denise – Robots marcheurs sans intelligence
• Andy Ruina – inspiration pour Denise
• Ted Mc Geer – inspiration pour Denise
• Stumpy – Max Planck Institute for Mathematics in the Sciences
• Boston Dynamics – Atlas – Cours MIT – Robots spectaculaires. Le cours du MIT met en valeur de nouvelles techniques de contrôle par optimisation convexe.

Robots humanoïdes

Il y en a plein dans le monde mais celui-là en est sans doutes la plus belle perle.

• Honda – Asimo

Bionique

La bionique est la science qui étudie les relations entre biologie et étude des systèmes. Ces deux disciplines s’inspirent l’une de l’autre pour au final avancer ensemble.

• Nature of code – lien sur le traitement numérique en processing, y compris les réseaux de neurones.
• Vincent Hayward – Spécialiste du toucher
• Deep Learning : KERAS – PyTorch – OpenPose

Vie, Intelligence et conscience

La robotique, la synthèse d’un être dit « intelligent » est prétexte à l’étude de l’intelligence elle-même. Ce terme est même souvent utilisé à tort et à travers.

Gerald Edelman

Biologiste prix Nobel de biologie sur la compréhension du système immunitaire comme système complexe auto-organisé. Vision très biologique de l’intelligence avec une légère sensibilité clinique. Théorie de la sélection des groupes neuronaux.

• Biologie de la conscience

Antonio Damasio

Charles Darwin

On ne présente plus ce monsieur, mais son dernier livre est sans doutes le plus intéressant sur l’étude de l’évolution des émotions

•  L’expression des émotions chez l’homme et les animaux

Alain Cardon

Alan Turing

C’est le mathématicien père de l’informatique actuelle. Sans bases mathématiques, il est difficile de progresser et Alan Turing les a données. Il a aussi discuté de la calculabilité de l’esprit humain avec des conclusions plus que discutables. C’est une sorte de Descartes du monde du numérique. Il est aussi le créateur du fameux test de Turing qui permet de quantifier l’intelligence d’une algorithme en compétition avec celle de l’homme.

• Computing Machinery and Intelligence

Erwin Shrodinger

Le physicien a travaillé sur la définition du vivant d’un point de vue thermodynamique et génétique sans connaitre encore l’existence de l’ADN. Ca a été le livre de chevet de Watson et Crick.

• Qu’est ce que la vie ?

Pierre-Yves Oudeyer

Chercheur et directeur du laboratoire FLOWERS, il est spécialisé dans l’auto-organisation des systèmes et a travaillé en premier sur l’émergence du langage en environnement simulé et robotique.

• Aux sources de la parole
• Vidéo avec Poppy
• Playground experiment avec Aibo

Guilio TONONI

Rolf Pfeifer

Hod Lipson

…

Le but de ce tutoriel est de fabriquer un robot capable d’écrire sur une feuille.

Les éléments à connaitre :

Librairie Python pour piloter un servomoteur : pypot

Librairie Python pour enregistrer dans un Fichier : json

Lien vers le robot d’architecture SCARA

Cinématique d’un robot SCARA :

X = L1*cos(theta1)+L2*cos(theta1+theta2)+L3*cos(theta1+theta2+theta3)

Y = L1*sin(theta1)+L2*sin(theta1+theta2)+L3*sin(theta1+theta2+theta3)

Pour piloter un robot LEGO, soit utiliser le soft Mindstorm, soit python-nxt.