Self-Assembling Robots and the Potential of Artificial Evolution | Emma Hart | TED

Traducteur: Anthony Couturier Relecteur: eric vautier

Imagine a scientist

Imaginez une scientifique

who wants to send a robot to explore in a faraway place,

qui veut envoyer un robot pour explorer un endroit lointain,

a place whose geography might be completely unknown

un endroit où la géographie serait complètement inconnue

and perhaps inhospitable.

et qui pourrait s’avérer inhospitalier.

Now imagine that instead of first designing that robot

Imaginez qu’au lieu d’avoir conçu ce robot avant de l’envoyer,

and sending it off in the hope that it might be suitable,

en espérant qu’il soit adapté,

instead, she sends a robot-producing technology

elle envoie une technologie capable de créer un robot

that figures out what kind of robot is needed once it arrives,

qui, une fois arrivée, détermine quel type est nécessaire,

builds it and then enables it to continue to evolve

le construit et lui permet d’évoluer

to adapt to its new surroundings.

pour s’adapter au nouvel environnement.

It’s exactly what my collaborators and I are working on:

Mes collaborateurs et moi-même travaillons justement sur ce sujet.

a radical new technology which enables robots to be created,

Une technologie novatrice permettant la création de robots,

reproduce and evolve over long periods of time,

leur reproduction et leur évolution sur de longues périodes.

a technology where robot design and fabrication becomes a task

Une technologie où la conception et la fabrication de robots sont réalisées

for machines rather than humans.

par des machines à la place des humains.

Robots are already all around us, in factories, in hospitals, in our home.

Les robots sont déjà omniprésents : à l’usine, à l’hôpital et à la maison.

But from an engineer's perspective,

Pour un ingénieur,

designing a shelf-stacking robot or a Roomba to clean our home

concevoir un robot qui met en rayon ou un aspirateur

is relatively straightforward.

est plutôt simple.

We know exactly what they need to do,

Nous savons exactement ce qu’il doit faire

and we can imagine the kind of situations they might find themselves in.

et nous pouvons anticiper les situations qu’il va rencontrer.

So we design with this in mind.

Nous en tenons compte à la conception.

But what if we want to send that robot to operate

Qu’en est-il si nous voulons que ces robots fonctionnent

in a place that we have little or even no knowledge about?

dans des endroits quasiment ou complètement inconnus ?

For example, cleaning up legacy waste inside a nuclear reactor

Comme pour nettoyer les déchets dans un réacteur nucléaire

where it's unsafe to send humans,

où il est risqué d’envoyer des humains,

mining for minerals deep in a trench at the bottom of the ocean,

pour extraire des minéraux d’une tranchée au fond de l’océan

or exploring a faraway asteroid.

ou pour explorer un astéroïde.

How frustrating would it be if the human-designed robot,

Imaginez la frustration si un robot conçu par l’homme,

that had taken years to get to the asteroid

qui aurait mis plusieurs années pour atteindre l’astéroïde,

suddenly found it needed to drill a hole

devait tout à coup percer un trou

to collect a sample or clamber up a cliff

pour recueillir un échantillon ou escalader une falaise,

but it didn't have the right tools

mais n’avait pas les bons outils

or the right means of locomotion to do so?

ou les bons moyens de locomotion pour y parvenir ?

If instead we had a technology

Si nous avions plutôt une technologie

that enabled the robots to be designed and optimized in situ,

qui permettait aux robots d’être conçus et optimisés sur place,

in the environment in which they need to live and work,

dans l’environnement où ils doivent vivre et travailler,

then we could potentially save years of wasted effort

nous pourrions éviter de perdre des années d’efforts

and produce robots that are uniquely adapted

et produire des robots particulièrement adaptés

to the environments that they find themselves in.

aux environnements dans lesquels ils se retrouvent.

So to realize this technology, we've been turning to nature for help.

Pour concrétiser cette technologie, nous nous sommes inspirés de la nature.

All around us,

Tout autour de nous,

we see examples of biological species

il y a des exemples d’espèces biologiques

that have evolved smart adaptations

qui se sont adaptées intelligemment

that enable them to thrive in a given environment.

pour assurer leur survie dans un environnement déterminé.

For example, in the Cuban rainforest,

C’est le cas dans la forêt tropicale cubaine

we find vines that have evolved leaves

où des plantes grimpantes ont fait évoluer leurs feuilles

that are shaped like human-designed satellite dishes.

en forme de paraboles comme celles créées par l’homme.

These leaves direct bats to their flowers

Ces feuilles attirent les chauves-souris vers les fleurs

by amplifying the signals that the bats send out,

en amplifiant les signaux qu’elles émettent,

therefore, improving pollination.

améliorant ainsi la pollinisation.

What if we could create an artificial version of evolution

Et si nous pouvions concevoir une version artificielle de l’évolution

that would enable robots to evolve in a similar manner

qui permettrait aux robots d’évoluer

de manière comparable aux organismes biologiques ?

as biological organisms?

I'm not talking about biomimicry,

Il ne s’agit pas de biomimétisme,

a technology which simply copies what's observed in nature.

une technologie qui se contente d’imiter ce qui se trouve dans la nature.

What we're hoping to harness is the creativity of evolution,

Nous cherchons à exploiter la créativité de l’évolution

to discover designs that are not observed here on Earth,

pour arriver à des modèles qu’on ne trouve pas ici sur Terre,

the human engineer might not have thought of

auxquels les ingénieurs n’ont pas pensé

or even be capable of conceiving.

ou qu’ils n’ont pas été capables de concevoir.

In theory,

Théoriquement,

this evolutionary design technology could operate completely autonomously

cette technologie de conception évolutive pourrait être entièrement autonome

in a faraway place.

dans un endroit lointain.

But equally it could be guided by humans.

Elle pourrait également être pilotée par les humains.

Just as we breed plants for qualities such as drought resistance or taste,

Nous sélectionnons déjà des plantes pour la résistance à la sécheresse ou le goût,

the human robot breeder could guide artificial evolution to producing robots

l’humain qui produit des robots pourrait aussi diriger l’évolution artificielle

afin d’obtenir des robots dotés de qualités particulières.

with specific qualities.

For example,

Par exemple, la capacité à se faufiler dans un espace étroit

the ability to squeeze through a narrow gap

or perhaps operate at low energy.

ou à consommer peu d’énergie.

This idea of artificial evolution imitating biological evolution

Le concept d’évolution artificielle imitant l’évolution biologique

using a computer program

grâce à un logiciel

to breed better and better solutions to problems over time

permettant de résoudre de mieux en mieux les problèmes au fil du temps

isn't actually new.

n’est pas nouveau.

In fact, artificial evolution,

En fait, l’évolution artificielle,

algorithms operating inside a computer,

les algorithmes à l’œuvre dans un ordinateur,

have been used to design everything from tables to turbine blades.

a servi à concevoir plein de choses, des tables aux pales des éoliennes.

Back in 2006,

En 2006,

NASA even sent a satellite into space with a communication antenna

la NASA a mis en orbite un satellite doté d’une antenne de communication

that had been designed by artificial evolution.

conçue par l’évolution artificielle.

But evolving robots is actually much harder

Faire évoluer un robot est beaucoup plus difficile

than evolving passive objects such as tables,

que de faire évoluer un objet passif, comme une table,

because robots need brains as well as bodies

car les robots ont besoin d’un cerveau et d’un corps

in order to make sense of the information in the world around them

pour interpréter les informations du monde qui les entoure

and translate that into appropriate behaviors.

et adapter leur comportement en conséquence.

So how do we do it?

Alors comment fait-on ?

Surprisingly, evolution only needs three ingredients:

Étonnamment, l’évolution n’a besoin que de trois ingrédients:

a population of individuals which exhibit some physical variations;

une population d’individus présentant certaines différences physiques ;

a method of reproduction

une méthode de reproduction

in which offspring inherit some traits from their parents

où les enfants héritent certains traits de leurs parents

and occasionally acquire new ones via mutation;

et en reçoivent sporadiquement de nouveaux par mutation ;

and finally, a means of natural selection.

et finalement, un moyen de sélection naturelle.

So we can replicate these three ingredients to evolve robots

On peut reproduire ces trois ingrédients pour faire évoluer les robots

using a mixture of hardware and software.

grâce à un mélange de matériel et de logiciel.

The first task is to design a digital version of DNA.

La première tâche consiste à concevoir une version numérique d’ADN.

That is a digital blueprint that describes the robot's brain, its body,

C’est un plan numérique caractérisant le cerveau du robot, son corps,

its sensory mechanisms and its means of locomotion.

son système sensoriel et ses moyens de locomotion.

Using a randomly generated set of these blueprints,

Grâce à une série de ces plans, générée aléatoirement,

we can create an initial population of 10 or more robots

nous pouvons créer une première population d’au moins dix robots

to kick-start this evolutionary process.

pour démarrer le processus d’évolution.

We've designed a technology that can take the digital blueprint

Nous avons conçu une technologie capable, à partir d’un plan numérique,

and turn it into a physical robot without any need for human assistance.

de construire un robot sans avoir besoin d’un humain.

For example, it uses a 3D printer to print the skeleton of the robot

Elle utilise une imprimante 3D pour imprimer le squelette du robot

and then an automated assembly arm like you might find in a factory

puis un bras automatisé, comme ceux des usines,

to add any electronics and moving parts,

pour ajouter toute l’électronique et les pièces mobiles

including a small computer that acts as a brain.

y compris un petit ordinateur qui joue le rôle de cerveau.

And to enable this brain to adapt to the new body of the robot,

Afin de permettre à ce cerveau de s’adapter au corps neuf du robot,

we send every robot produced to an equivalent of a kindergarten,

nous envoyons chaque robot produit à une sorte d’école maternelle,

a place where the newborn robot can refine its motor skills

un lieu où le bébé robot peut développer ses facultés motrices

almost like a small child would.

presque comme un enfant le ferait.

To mimic natural selection,

Pour imiter la sélection naturelle,

we score these robots on the ability to conduct a task.

nous notons ces robots en fonction de leurs capacités à accomplir une tâche.

And then we use these scores

Nous utilisons ensuite ces notes

to selectively decide which robots get to reproduce.

pour sélectionner quels robots pourront se reproduire.

The reproduction mechanism

Le mécanisme de reproduction

mixes the digital DNA of the chosen parent robots

combine l’ADN numérique des robots parents sélectionnés

to create a new blueprint for a child robot

afin de créer un nouveau plan pour les robots enfants

that inherits some of the characteristics from its parents

qui héritent de certaines des caractéristiques de leurs parents

but occasionally also exhibits some new ones.

et quelquefois en révèlent de nouvelles.

And by repeating the cycle of selection and reproduction over and over again,

En répétant le cycle de sélection et de reproduction encore et encore

we hope that we can breed successive generations of robots

nous espérons produire des générations successives de robots

where, just like is often observed in biological evolution,

pour lesquelles, comme avec l’évolution biologique,

each generation gets better than the last,

chaque génération devient meilleure que la précédente

with the robots gradually optimizing their form and their behavior

avec des robots qui adaptent petit à petit leur forme et leur comportement

to the task and the environment that they find themselves in.

à la tâche et à l’environnement dans lequel ils se trouvent.

Now, although this can all take place

Même si cela peut se passer

in a time frame that's much faster than biological evolution,

sur une période beaucoup plus rapide qu’avec l’évolution biologique

which sometimes takes thousands of years,

qui prend parfois des milliers d’années,

it's still relatively slow in terms of the time frames we might expect

c’est toujours assez lent comparé aux délais habituels

in our modern world

du monde moderne

to design and produce an artifact.

pour concevoir et produire un artefact.

It's mainly due to the 3D printing process,

C’est surtout à cause du processus d’impression 3D

which can take more than four hours per robot,

qui peut prendre plus de quatre heures par robot

depending on the complexity and the shape of the robot.

selon sa complexité et sa forme.

But we can give our artificial evolutionary process a helping hand

Nous pouvons toutefois aider le processus d’évolution artificielle

to reduce the number of physical robots that we actually need to make.

à réduire la quantité de robots devant être fabriquée.

We create a digital copy of every robot produced

Nous créons une copie numérique de chaque robot produit

inside a simulation in a computer,

à l’intérieur d’une simulation dans un ordinateur

and we allow this virtual population of robots to evolve.

et nous permettons l’évolution de cette population virtuelle de robots.

Now it's quite likely that the simulation isn't a very accurate representation

La simulation n’est sans doute pas

une représentation très fidèle du monde réel.

of the real world.

But it has an advantage that it enables models of robots to be created

Elle offre néanmoins l’avantage de créer et de tester des maquettes de robots

and tested in seconds rather than hours.

en quelques secondes au lieu de quelques heures.

So using the simulator technology,

En se servant de la simulation,

we can quickly explore the potential of a wide range of robot types

on peut rapidement évaluer le potentiel d’une large palette de types de robots

of different shapes and sizes, of different sensory configurations,

avec des différences de formes, de tailles et de configurations sensorielles.

and quickly get a rough estimate of how useful each robot may be

Nous pouvons ainsi juger de l’efficacité de chaque robot

before we physically make it.

avant de le fabriquer réellement.

And we predict that by allowing a novel form of breeding

Nous estimons que si nous permettons une nouvelle forme de reproduction,

in which a physical robot can breed with one of its virtual cousins,

où un robot réel peut se reproduire avec un de ses cousins virtuels,

then the useful traits that have been discovered in simulation

les bonnes caractéristiques découvertes lors de la simulation

will quickly spread into the physical robot population,

se transmettront rapidement à la population de robots réels

where they can be further refined in situ.

et pourront être améliorées sur place.

It might sound like science fiction,

On dirait de la science-fiction

but actually there's a serious point.

mais en fait, l’enjeu est réel.

While we expect the technology that I've just described

La technologie que je vous ai présentée

to be useful in designing robots,

devrait être utile pour concevoir des robots

for example, to work in situations where it's unsafe to send humans

destinés à travailler dans des situations où il est risqué d’envoyer des humains

or to help us pursue our scientific quest for exoplanetary exploration,

ou pour nous aider dans notre quête de l’exploration des exoplanètes.

there are some more pragmatic reasons

Des raisons plus pragmatiques

why we should consider artificial evolution.

justifient le fait que nous devrions étudier l’évolution artificielle.

As climate change gathers pace,

À la vitesse où le climat change,

it is clear that we need a radical rethink

nous devons clairement revoir profondément

to our approach to robotic design here on Earth

la façon dont les robots sont conçus ici sur Terre

in order to reduce that ecological footprint.

afin de réduire notre empreinte écologique.

For example,

Par exemple,

creating new designs of robot built from sustainable materials

en créant de nouveaux modèles de robots à partir de matériaux durables

that operate at low energy,

qui consomment peu d’énergie

that are repairable and recyclable.

et qui peuvent être réparés et recyclés.

It's quite likely that this new generation of robots

Il est très probable que les prochains robots

won't look anything like the robots that we see around us today,

ne ressembleront pas du tout aux robots actuels,

but that's exactly why artificial evolution might help.

mais c’est justement à ça que l’évolution artificielle peut servir.

Discovering novel designs by processes that are unfettered by the constraints

Découvrir de nouvelles solutions

grâce à des processus non limités par les contraintes

that our own understanding of engineering science

que notre vision de l’ingénierie imposent aux processus de conception.

imposes on the design process.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)