Pourquoi l'homme est supérieur aux robots
Certes, les machines sont capables d'effectuer des mouvements spécifiques avec une rapidité et une précision exceptionnelles, et certains composants sont peut-être plus robustes et plus puissants. Mais une analyse approfondie montre que, lorsqu'il s'agit de gérer notre monde quotidien, nous sommes sans concurrence - du moins pour le moment.
Les machines ont des composants plus rapides et plus puissants, et elles maîtrisent parfaitement les mouvements individuels. Mais les humains sont plus polyvalents et donc mieux équipés pour faire face à un environnement varié. Même les 27 robots les plus puissants que l'on puisse comparer à nous peuvent nous battre dans des disciplines spécifiques, mais ne peuvent pas nous surpasser en général. C'est ce que montre une analyse approfondie menée par Robert Riener, professeur de systèmes sensori-moteurs à l'École polytechnique fédérale de Zurich, en collaboration avec deux collègues.
L'étude publiée en novembre 2023 dans la revue spécialisée "Frontiers in Robotics and AI" a été motivée par les énormes progrès technologiques réalisés au cours des dernières décennies. Depuis longtemps, nous faisons travailler des robots industriels sur des tapis roulants et à d'autres étapes répétitives de la production. Ils font beaucoup plus que les humains, tant pour les pièces lourdes que pour le travail de précision. Aujourd'hui, les robots effectuent de plus en plus de tâches au-delà des ateliers de production et des entrepôts. Des robots aspirateurs sillonnent d'innombrables salons, des robots livreurs apportent de plus en plus de marchandises ou de plats, et des machines plus complexes et humanoïdes font déjà partie de la vie quotidienne, du moins à titre d'essai, par exemple comme assistants dans le domaine des soins.
Ces développements "alimentent les préjugés, voire les peurs, dans la société", écrivent Riener et ses collègues en se référant aux études sur la technophobie. Certes, il n'y a pas encore lieu de craindre des scénarios dystopiques tels que ceux des films de science-fiction "Terminator", dans lesquels des machines supérieures rendent les hommes obsolètes dans un avenir proche. Mais face à la rapidité des progrès, les scientifiques se demandent : "Où en sommes-nous aujourd'hui ? La recherche systématique de réponses a d'abord nécessité des critères permettant d'établir des comparaisons valables.
Tout bras robotisé peut être rendu plus puissant et plus endurant en augmentant sa taille et en renforçant sa source d'énergie. Mais à un moment donné, il ne passe plus par aucune porte. Les machines se déplacent plus rapidement et plus efficacement sur des roues que les humains sur des jambes, mais échouent devant un obstacle comme un escalier. Pour fonctionner dans un environnement créé par l'homme pour l'homme, les robots doivent donc répondre à certains critères : Ils doivent notamment avoir une masse minimale et maximale, pouvoir saisir des objets et avoir des jambes (mais il peut y en avoir plus de deux) qui leur permettent de franchir des barrières.
Ainsi, parmi les milliers de robots existants, il n'en restait finalement que 27 qui remplissaient tous les critères (en cas de doute, avec de simples améliorations comme des extensions de bras). Les 13 plus récents ont été présentés au public au cours des dix dernières années. Parmi elles, "Spot" de l'entreprise américaine de robotique Boston Dynamics, disponible commercialement depuis 2020 et rendue célèbre par des vidéos publicitaires spectaculaires sur Internet.
Plus que la somme de ses parties
Les chercheurs ont converti les caractéristiques de différents systèmes, telles que la masse et la consommation d'énergie, en dénominateurs communs : un kilogramme de muscles humains peut fournir environ 50 watts de puissance, tandis qu'un actionneur technique de même poids, comme un vérin hydraulique, peut facilement fournir dix fois plus. En fait, l'analyse a souvent montré que les composants robotiques individuels étaient supérieurs aux composants biologiques - les entraînements sont plus performants, les capteurs sont plus sensibles et les structures de support plus robustes. Mais lorsqu'il faut les assembler en un système complet, les alimenter en énergie et éventuellement en fluide hydraulique et les refroidir, le calcul est moins avantageux.
Les 22 robots capables de marcher à une vitesse typiquement humaine n'ont déjà pas obtenu de bons résultats. Dès que les chercheurs ont mis la vitesse en rapport avec la masse, la taille ou l'endurance, les bipèdes optimisés par l'évolution pour la marche ont bien résisté aux machines. Certains robots, spécialement conçus pour cela, ont réussi à réaliser une performance honorable. L'un d'entre eux, Cassie, développé à l'université d'État de l'Oregon, pourrait notamment échapper aux humains, bien qu'il ne soit pratiquement constitué que de deux jambes.
L'un des meilleurs robots humanoïdes actuels, avec des jambes, un torse et des bras, est "Atlas" de Boston Dynamics. Alors que Cassie a besoin d'environ 200 watts pour marcher (les humains ont besoin d'environ 450 watts), Atlas consomme dix fois plus à la même vitesse. Dans une course contre des humains, Atlas serait en infériorité : Il ne peut pas courir aussi vite et sa batterie ne dure pas plus d'une heure.
Une évolution optimisée pour l'efficacité
L'une des raisons possibles de cette divergence, selon les chercheurs de Riener, est que les tissus biologiques contiennent des structures élastiques. Les tissus conjonctifs tels que les tendons et les ligaments amortissent les chocs, stockent l'énergie et peuvent la libérer ultérieurement de manière utile. Selon les scientifiques, la plupart des robots humanoïdes ne contiennent pas de tels composants - du moins jusqu'à présent.
Les scientifiques sont parvenus à des conclusions similaires lorsqu'ils ont étudié la montée des escaliers, le soulèvement ou la saisie d'objets, ou d'autres mouvements spécifiques. Certains robots sont capables d'effectuer des tâches isolées, mais aucun d'entre eux n'est aussi polyvalent que l'homme.
Les auteurs notent toutefois que les robots sont devenus de plus en plus habiles et performants au cours des dernières années et s'attendent à de nouvelles percées. Ils ajoutent qu'il n'est pas nécessairement souhaitable de concevoir un robot qui maîtrise toutes les disciplines. Comme dans le cas de la division du travail au sein de la structure sociale humaine, des machines spécialisées pourraient également maîtriser ensemble certaines tâches en fonction des besoins. Néanmoins, même pour de tels scénarios, il serait nécessaire d'intégrer davantage de fonctions dans les robots individuels - sinon, les réseaux deviendraient trop grands et trop lourds.
De nouveaux concepts pour des constructions plus compactes
Riener et ses collègues n'ont pas trouvé de réponse claire à la question de savoir pourquoi il n'a pas encore été possible de construire un robot supérieur à partir de composants techniques plus rapides et plus puissants en soi. "Un facteur limitant", spéculent-ils, "pourrait être de ramener les composants structurels à l'échelle humaine et de les intégrer dans un design compact". Dans nos muscles, l'alimentation en énergie se trouve déjà sous forme de vecteurs d'énergie moléculaires. Les actionneurs artificiels nécessitent des batteries encombrantes, des câbles, des compresseurs et des tuyaux. A cela s'ajoutent des tas de capteurs, là où nous avons des tissus nerveux fins. Toujours est-il que l'apprentissage automatique pourrait aider à rendre les mouvements plus fluides, plus prévisibles et plus efficaces. Mais cela ne rendra pas le robot moins encombrant pour autant.
L'avenir de la robotique est dans la coopération, pas dans la concurrence
Selon les chercheurs, l'un des moyens de parvenir à une intégration beaucoup plus compacte pourrait être de miser sur des principes fondamentalement nouveaux lors de la conception, en plus des composants actuellement déjà très sophistiqués comme les moteurs électriques et l'hydraulique. Par exemple, depuis une dizaine d'années, le domaine de la robotique souple fait des progrès prometteurs. Néanmoins, le défi ne consisterait pas seulement à amener de tels concepts à maturité, mais aussi à les relier aux composants extrêmement performants existants par des interfaces appropriées.
C'est pourquoi, malgré les vidéos publicitaires impressionnantes et parfois effrayantes des entreprises de robotique, on est encore loin de voir apparaître un Terminator surpuissant. Face à de multiples défis, aucune machine ne peut remplacer l'homme. Au contraire, les développements sont encourageants : les robots sont désormais suffisamment autonomes pour aider les humains à accomplir des tâches quotidiennes qui seraient trop difficiles, dangereuses ou complexes pour nous, sans avoir besoin d'un contrôle trop sophistiqué. L'avenir de la robotique est dans la coopération, pas dans la compétition.
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Photo de couverture : © AndreyPopov / Getty Images / iStock (détail) Dans une partie de tir à la corde, c'est probablement un robot qui gagnerait - mais seulement s'il était construit précisément pour cela.
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