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Machine Vivante – Créature Artificelle à l’INRIA

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…

 

Références robotiques

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.

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.

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.

Danse

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

Transinformatique

Julian Oliver

 

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.

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.

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.

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

Neurobiologiste Californien qui étudie aussi la conscience. Vision anthropologue, clinique et philosophique de la conscience autour du système vivant.
La conscience est définie comme un lien entre sensation (perception de l’environnement) et sentiment (perception des émotions). Il développe son idée sur plusieurs livres bien écrits dont les principaux sont ici :
  • L’erreur de Descartes
  • Le Sentiment même de soi : corps, émotions, conscience
  • Spinoza avait raison

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

Alain Cardon

Chercheur en informatique et mathématiques (Université de Rouen). Il est connu pour avoir donné la méthode pour fabriquer une machine pensante par un système multi-agents. Il a arrêté ses travaux pour des raisons éthiques.

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.

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.

Guilio TONONI

Rolf Pfeifer

Hod Lipson

Scribot

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 :

dav

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)

Machine Vivante – Créature Artificelle en résidence au Quai des Savoirs

Du 14 novembre au 1er décembre 2017, Caliban Midi a été invité pour une résidence de trois semaines au Quai des Savoirs pour le projet « Machine Vivante – Créature Artificelle ».

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Le concept

Le projet « Machine Vivante – Créature Artificelle » consiste à créer une machine qui, mise en mouvement par des moteurs, donne l’impression d’être vivante. Les contraintes de ce projet sont d’utiliser la robotique parallèle à câble (marionnette treuillée), d’être monumental et d’être interactif.

Quels sont les techniques, références et technologies à mettre en œuvre pour pousser cette illusion le plus loin possible ?

C’est une sorte de croisement entre les arts plastiques, le spectacle vivant et la création numérique interactive. Nous avons également pour projet de travailler sur un format spectacle de danse avec la compagnie K-Danse.

Nous avions déjà expérimenté ce concept à l’échelle miniature en construisant une maquette de 60cm de côtés. Cette résidence au Quai des savoirs nous a permis de passer à une échelle beaucoup plus importante.

L’installation finale sera présentée pour la première fois au salon EXPERIMENTA à Grenoble du 8 au 10 février 2018. Le projet sera ensuite diffusé en région Occitanie au courant de l’année 2018.

La résidence

Cette résidence intervient après un échange très constructif avec le projet CoGiRo (Control of Giant Robot) du LIRMM à Montpellier et appréhension de la technique de la découpe Laser qui permet de créer des objets de taille intermédiaire rapidement.

Une première semaine a été nécessaire pour faire beaucoup de mécanique et mécatronique. Nous avons investi le plateau multimédia du Quai des Savoirs, en contrôlant d’abord un fil, puis deux fils et enfin quatre fils.

La deuxième semaine a été dédiée à la consolidation du dispositif numérique pour avoir un rendu fonctionnel avant l’arrivée du public les 24 et 25 novembre lors du salon Futurapolis. Nous y avons accueilli près de 250 personnes.

La dernière semaine a été dans la continuité du salon Futurapolis avec l’accueil de différents groupes qui ont pu découvrir et interagir avec la Machine. Cela nous a permis de penser des formes de médiation intéressantes pour les différents publics accueillis.

Retours du public

Lorsque le public entre dans la salle, la machine est posée au sol, immobile, les fils tendus. Les spectateurs sont souvent déstabilisés, ils ne comprennent pas le principe de fonctionnement de l’installation. Lorsque l’on met en marche la machine, la Créature s’élève doucement dans l’espace d’installation. Les moteurs se mettant en marche, un bruit mécanique s’installe. Bien que relativement doux, les premiers mouvements restent très rigides et inorganiques. Le côté géométrique de la structure est très présent, la créature s’installe à 3m du sol dans une montée verticale parfaite. C’est lorsque la machine détecte une présence qu’elle semble réellement s’animer. Elle semble inviter le public à interagir avec elle. Il arrivait parfois que la machine voit le public à l’extérieur du cube et se place en limite de sa zone de mouvements, un peu comme si elle se collait contre la parois invisible du cube pour les tenter de toucher les spectateurs. Cette réaction insuffle rapidement une sorte d’aspect « vivant » de la créature.

Vient ensuite le moment où on demande à des volontaires d’entrer dans le cube. Une timidité apparaît chez certaines personnes face à ce cube qui devient scène. On invite donc le public à monter sur cette scène. Il est étonnant que le prétexte de l’installation facilite la démarche. Et quand la personne est dans le cube, en relation avec la créature, elle en oublie la mise en scène et bouge, souvent naturellement, en cherchant les règles du jeu et les façons d’interagir avec la machine.

La suite – L’unité – Boucles sensori-motrices

Cette résidence a permis de mettre en valeur les points faibles techniques à résoudre. Elle aussi mis en valeur la nécessité de travailler sur l’unité de l’être. En effet, un être vivant est avant tout un être et caractérisé par son enveloppe entre son corps et son environnement. Cette enveloppe est encore floue mais force à intégrer et simplifier encore plus le système.

Du 8 au 12 janvier 2018, nous allons réaliser une semaine de résidence à l’INRIA à Bordeaux dans le cadre de l’équipe FLOWERS afin de travailler sur le comportement, les boucles sensori-motrices et les algorithmes d’exploration automatique.