Des machines et des animaux

avatar-gab-small Par BazinGab

b36568fd010ecfb036415cca1116b6d6L’animal-machine. Dans cette conception née de Descartes, l’animal était envisagé comme un assemblage de fonctions – mécaniques, organiques, chimiques – semblables à des rouages ou des composantes au sein d’un organisme dénué de pensée et d’âme.
Historiquement controversée (dans nos temps « modernes », de Schopenhauer à Peter Singer) et support à des dérives au regard de nos relations avec le monde animal, cette notion métaphysique se heurte aujourd’hui de plein fouet à ce que nous apprennent nos explorations de la physiologie et de la cognition animales, celles qui nous poussent à reconsidérer également notre vision de ce qu’est « le propre de l’Homme« . Le 28 janvier 2015, en France, a été voté l’amendement reconnaissant aux animaux le statut d’êtres vivants dotés de sensibilité, et non plus de biens meubles, comme ils l’étaient autrefois.
elephantPourtant, l’histoire des animaux et des machines n’est pas terminée, et – aujourd’hui – ces dernières pourraient bien être celles qui cherchent à s’inspirer du monde vivant : dans toute sa richesse, sa diversité… et ses incroyables « innovations » évolutives. C’est là le champ du biomimétisme, sur lequel nous jetterons un regard, notamment par la fenêtre de la robotique.
L’art et l’imaginaire ne sont pas en reste (comme l’insuffle cet escargot-locomotive, issu de l’imaginaire biomécanique incroyable de l’artiste Vladimir Gvozdev) : les machines inspirées des animaux nous fascinent, et sont une occasion de s’interroger sur la façon dont fonctionne le vivant. En prenant de la hauteur (au sens figuré et au sens propre : jusqu’à 12 mètres de haut pour l’incroyable éléphant des Machines de l’Ile, à Nantes), du recul, et en s’y appuyant éventuellement pour asseoir une posture critique et éthique vis à vis de la conception de l’animal-machine. C’est le choix qu’ont fait certaines classes, au collège et au lycée, dont nous découvrirons les projets.


Biomimétisme : des innovations inspirées par le vivant

S’inspirer de la nature, de ses formes, de ses matières et ses propriétés, et ce pour concevoir des objets techniques novateurs et performants : telle est l’ambition du biomimétisme, champ de l’innovation et de l’ingénierie. De l’aéronautique aux nanotechnologies en passant par la robotique, ce processus cherche à s’appuyer sur les solutions « robustes » produites par le vivant, au gré de son histoire évolutive… et – de plus en plus – d’y associer un caractère « soutenable« , dans le contexte d’un développement durable (Janine Benyus, 1997).

« Le vol des oiseaux et des insectes m’a toujours préoccupé… », disait l’ingénieur Clément Ader, pionnier de l’aviation. « J’avais essayé tous les genres d’ailes d’oiseaux, de chauve-souris et d’insectes, disposées en ailes battantes, ou ailes fixes avec hélice… je découvris l’importante courbe universelle du vol ou de sustentation ». Inventeur de l’Eole en 1890 – qui s’inspirait de l’aile des chauve-souris – puis d’autres aéronefs, il s’inscrivait déjà, comme Lénoard de Vinci au XVème siècle – dans un prémice de démarche biomimétique. Aujourd’hui, l’un de ses modèles peut être observé, au Musée des Arts et Métiers de Paris.

eole

Prenez, si vous le pouvez, le temps d’écouter Gilles Boeuf, biologiste et ancien président du Muséum national d’Histoire naturelle, qui nous parle de biomimétisme.

Aujourd’hui, de très nombreuses innovations relèvent de ce champ de l’ingénierie, et nous n’en citerons que quelques-unes, pour vous donner l’envie d’en explorer d’autres, par exemple (en vidéo) sur le site du Centre Européen d’Excellence en Biomimétisme.

  • La forme du train à très grande vitesse japonais, le Shinkansen, s’inspire de celle du corps du martin-pêcheur. Sur son parcours (entre Osaka et Hakata), le train traverse de nombreux tunnel et subit de brutales compressions de l’air, augmentant de façon importante les turbulences autour de sa carlingue et sa consommation en énergie. Le martin pêcheur est un plongeur, adepte des changements de milieux à grande vitesse, entre l’air et l’eau. Sa forme fuselée lui permet de le faire avec un minimum de turbulences, en économisant son énergie. Grâce à cette inspiration biomimétique, l’évolution du TGV vers le Shinkansen a permis une économie énergétique de 15% et un gain de vitesse de 10%.

shinkansen.jpg

  • shrilkLes propriétés de la chitine, le matériau résistant et souple qui constitue l’exosquelette des arthropodes (et qui existe aussi chez les céphalopodes et les champignons), est la source d’inspiration d’une équipe de recherche d’Harvard, inventeur d’un matériau nouveau : le Shrilk. En jouant sur l’imprégnation en sels minéraux de ce polysaccharide, le Shrilk peut être plus ou moins solide, élastique, transparent, tout en étant biodégradable. Peu cher, il pourrait représenter une alternative au plastique.
    Autres propriétés fabuleuses et inspirantes, celles de la soie d’araignée, dont parle magnifiquement Christine « spider-woman » Rollard (elle est aussi 10 fois plus résistante que le Kevlar).
  • Les systèmes naturels comme les écosystèmes sont aussi le support d’innovations biomimétiques. Il s’agit alors de s’inspirer ou de mettre à profit des relations entre espèces, qui permettent à l’écosystème d’être stable et durable. La phytoépuration, par exemple celle mise en œuvre dans la « Zone-Libellule » de l’Hérault, permet d’améliorer le traitement des eaux tout en constituant une solution énergétiquement avantageuse.

Des animaux et des robots

La biorobotique s’inscrit dans ce cadre du biomimétisme. Pouvons-nous apporter aux « machines intelligentes » des principes biologiques éprouvés par la nature depuis des millions d’années ? Pouvons-nous, ce faisant, également déboucher sur une meilleure compréhension du vivant ?

psikharpaxLe projet Psikharpax de l’Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique (ISIR), s’inscrit dans l’optique d’utiliser les robots pour nous aider à mieux comprendre le vivant. Depuis 2001, Psikharpax – le robot rat – mobilise des chercheurs de nombreuses spécialités, y compris des sciences cognitives, dans le but de mieux comprendre les systèmes neuronaux. Découvrez-le en vidéo ici.

mouche_OSCAR.pngTel est également le thème de recherche de l’équipe de Biorobotique de l’Institut des Sciences du Mouvement, à Marseille. Stéphane Viollet et son équipe s’intéressent de près à la mouche et à sa vision, tout en puisant des inspirations pour le développement de capteurs optiques biomimétiques. Impliquée dans la formation des enseignants, l’équipe a cette année proposé aux participants du stage Graines de Sciences (Fondation La main à la pâte) d’explorer les possibilités d’entrer dans le thème du biomimétisme à l’aide du robot ThymioII, de plus en plus utilisé dans les classes avec l’entrée dans les programmes scolaires des sciences informatiques.

gds


Des machines animaux et des arts… vers la classe

duck_of_vaucansonL’histoire de la robotique commence cependant avant les robots, avec les automates. Ces derniers obéissent à un programme pré-établi, alors que le robot dispose de capteurs et ajuste ses actions à son environnement, par l’intermédiaire de son programme.
C’est par exemple le cas du célèbre Canard de Vaucanson, qui donnait l’illusion de manger, digérer et éliminer la nourriture et l’eau qu’il ingérait.
Plus basiquement encore, en dehors de la robotique, existent tout simplement des machines entièrement dirigées par l’être humain, presque des véhicules, inspirés des animaux.

C’est à ce croisement des automates et des véhicules que se trouvent les incroyables Machines de l’Ile, dans une atmosphère « Steampunk » d’inspiration amplement naturaliste. Quelque part à la croisée des « mondes » de Jules Verne et de Léonard de Vinci, cet espace d’animation logé sur l’Ile de Nantes invite le visiteur à découvrir des créatures-machines de métal, de bois et de cuir, inspirées d’animaux et partiellement manipulables par un opérateur issu du public.
machines_de_lile_nantes_le_carrousel_des_mondes_marins_c_franck_tomps_avril_2020_1400x1049.jpgCréées par le conseil de la communauté urbaine nantais en association avec la compagnie de théâtre La Machine, Les Machines de L’Ile ont aussi la particularité de s’inscrire dans un projet de renouvellement urbain de la ville de Nantes. Elles sont installées dans les anciennes nefs des chantiers navals, désaffectés, et comprennent un espace d’exposition et un immense atelier que le visiteur peut observer du haut d’un balcon.

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Face à ces prodiges mécaniques, du Grand Éléphant qui arpente le parvis avec 50 personnes à son bord au Carrousel des Mondes Marins, il est difficile de ne pas s’émerveiller, et de ne pas comparer ces créatures avec leurs inspirations issues du vivant. J’ai d’ailleurs testé pour vous le pilotage de calamar (ou « calamar riding ». Il faut être deux, soyez prévenus, et à nous deux on comptabilisait bac+14 et une seule ampoule à la sortie), au gré duquel j’ai pu admirer toute la virtuosité de conception de l’ailette de son pédoncule caudal, en lattes de bois.
photo-1454781437-400538Leur prochain projet, l’Arbre aux Hérons, devrait voir le jour en 2021 et accueillir le public au sein d’un arbre de métal de 35 mètres de haut et de 55 mètres de long, abritant une faune de fourmis mécaniques, de chenilles, d’araignées… et de deux immenses hérons emportant les visiteurs dans des nacelles suspendues.

A la croisée des chemins des sciences du vivant, de la technologie et de l’histoire de nos villes, les Machines de l’Ile sont une porte d’entrée fabuleuse dans laquelle s’engouffrer pour monter avec des élèves un projet pluridisciplinaire, que l’on soit allé sur place ou qu’on les ait simplement contemplées en vidéo (même si rien ne saurait remplacer le frisson ressenti en croisant l’Éléphant).

Voici quelques pistes et témoignages:

calamar.jpg

  • Par ailleurs, la discussion relative à la différence entre l’animal machine et l’animal réel pourra constituer un thème riche, en vue d’un éventuel atelier de Discussion à Visée Philosophique, abordant – pourquoi pas – la notion d’animal-machine de Descartes.
  • L’invention d’un prototype de nouvelle « machine-animale » peut être le point de départ d’un projet d’ampleur, impliquant d’acquérir et de manipuler des notions relatives au lien entre un organisme et son environnement et à celle d’adaptation :
    Ce fut le cas pour quatre classes de lycée autour du projet « l’art des machines », impliquant des rencontres avec des professionnels, et les champs disciplinaires suivants :

    • SVT (les besoins des végétaux, la dissection d’une aile de poulet, le repérage des structures anatomiques du mouvement, des proportions),
    • Français (la machine-monstre et la machine-mythe chez Zola et Verne, la vision naturaliste, la machine scientifique / la machine poétique),
    • Mathématiques (les formes géométriques, les solides de Platon, le pantographe),
    • EPS (enchaînement acrobatique autour du thème de la « machine humaine »),
    • Arts appliqués (recherche esthétique, réalisation pratique),
    • MPS- informatique et objet numérique (ION) avec programmation sur le logiciel : « blender » ou « processing »,
    • Sciences de l’ingénieur (SI) avec le logiciel de CAO : Solidworks
    • Systèmes Informatiques et Numériques (SIN) en lien avec les modes de commandes, cartes « arduino ».

    – Ce fut également le cas du projet de cette classe de seconde, en bac pro de maintenance des matériels agricoles, qui a par ailleurs réutilisé pour la construction des machines des rebuts de machines hors d’usage.

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Pour aller plus loin :

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Sur ce, huilez bien vos engrenages.

Et surtout, restez curieux.
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