Les machines voient plus et mieux, entendent sur une zone plus grande et plus forte, et se déplacent d’une manière étonnamment efficace (pour les robots). Et pourtant, ils ont toujours un problème avec quelque chose qui est évident pour nous. La dernière revue de recherche publiée dans Nature montre que les robots peuvent également acquérir l’odorat. Et ce sera meilleur que n’importe quel autre animal sur Terre. Potentiellement.
En biologie, l’odorat est un outil de survie. Il a été ignoré par les machines pendant une période étonnamment longue… Les humains ne sont pas ici le meilleur point de référence – notre odorat est subjectif, peu fiable et totalement inutile pour détecter de faibles concentrations de composés organiques volatils ou de gaz que nous considérons comme « inodores ». Il s’agit d’une lacune sérieuse pour les robots opérant dans des zones dangereuses.
Les nez construits à l’aide de l’électronique vont enfin changer cela. Au lieu d’un seul « capteur d’odeur », des réseaux de capteurs qui répondent à divers signaux chimiques sont utilisés, puis des algorithmes interprètent leurs modèles. Tout va bien : jusqu’à ce que l’odeur commence à se mélanger au vent, à la température et au mouvement du robot lui-même. Ensuite, les algorithmes ont des problèmes et commencent à confondre les composés qui persistent dans l’air.
Capteurs contre réalité
Aperçu dans Nature compare plusieurs grandes classes de capteurs utilisés dans les nez électroniques. Les plus populaires sont les capteurs semi-conducteurs de type MOS : car ils sont bon marché, courants et faciles à mettre en œuvre. Dans le même temps, ils se caractérisent malheureusement par une mauvaise sélectivité et des problèmes de stabilité à long terme. Un robot doté de tels capteurs tourmentera littéralement l’opérateur avec de fausses alarmes concernant la fuite de divers gaz.
Les capteurs électrochimiques sont plus performants en termes de sélectivité et de consommation d’énergie, mais sont sensibles aux conditions environnementales et vieillissent beaucoup plus rapidement. Les systèmes de mesure optiques, en revanche, offrent une précision et une stabilité élevées, mais la miniaturisation et la gestion de la chaleur y sont plus difficiles. Cependant, les capteurs FET sont bien adaptés aux systèmes IoT, même s’il leur est difficile de détecter plusieurs gaz en même temps. Tant de possibilités et un énorme problème de choix.
Comment trouver la source de l’odeur
La détection de l’odeur n’est que le début du travail. Il est beaucoup plus difficile de déterminer d’où cela vient. Les chercheurs soulignent les algorithmes bioniques, inspirés du comportement des insectes, qui sont rapides et économes en énergie, mais peu performants dans des environnements dynamiques. Il existe également une « approche d’équipe », dans laquelle des robots dotés de capteurs diversement spécialisés effectuent des actions coordonnées : mais soyons d’accord. Ce genre de chose a un problème d’échelle. Tout le monde aimerait avoir un robot qui gouverne toutes… les odeurs.
Les algorithmes probabilistes basés sur l’inférence bayésienne offrent la plus grande précision. Malheureusement, il y a ici un problème : le coût élevé résulte de calculs très difficiles et lourds. Les hybrides sont de plus en plus répandus, combinant recherche locale, voire « instinctive », d’une odeur et correction probabiliste. C’est plus ou moins ainsi que fonctionne la nature.
Le robot trouvera du travail partout
Ces types de robots peuvent être utilisés, entre autres, pour : rechercher des personnes coincées sous les décombres : là-bas, les odeurs corporelles humaines sont l’un des rares signaux et en même temps très accessibles aux robots. Les drones biohybrides qui utilisent la sensibilité des antennes des insectes pour détecter les phéromones peuvent opérer dans les fermes ou les ruchers. Les nez électroniques « portables » surveillant la respiration des patients en temps réel peuvent analyser le niveau de CO2 ou de métabolites détectables dans la respiration, ce qui aiderait, entre autres : les diabétiques. Il existe de nombreuses possibilités, ainsi que des méthodes.
Cependant, tout cela nécessite une fiabilité en dehors des conditions contrôlées. Malheureusement, nous «boitons» encore ici et il est difficile de dire quand cela changera et quelles nouvelles opportunités la science nous ouvrira.
La théorie est la sienne, la pratique est la sienne
Le mouvement du robot perturbe le flux d’air et brouille la trace olfactive. La miniaturisation des capteurs réduit leur efficacité. Dans le cas des algorithmes : ceux-ci ignorent souvent la physique de la diffusion et de la turbulence, ce qui les amène à se perdre dans des conditions changeantes. Sans oublier la synchronisation temporelle d’un tel capteur olfactif avec par exemple le lidar. À cet égard, par exemple, le nez (et le cerveau) des chiens sont si étonnants que nous ne pouvons tout simplement pas suivre le rythme de la biologie. Nous disposons donc de systèmes qui fonctionnent très bien dans une soufflerie, mais qui peuvent échouer complètement en champ ouvert.
Les auteurs de la publication le disent sans détour : l’avenir des robots à « odeur électronique » réside dans une conception interdépendante. Tous les facteurs doivent surgir ensemble et non en équipes isolées. En outre, il est nécessaire d’avoir des algorithmes d’IA légers fonctionnant localement, sans support cloud, ainsi que des tests, des tests et encore des tests – dans le vent, la poussière et le chaos complet. Jusqu’à ce que nous y parvenions, les robots verront parfaitement, entendront de manière phénoménale, mais « sentiront »… tragiquement.
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Sens de la machine manquant
Si nous pouvons combiner des capteurs précis avec des algorithmes qui comprennent la physique de l’odorat, nous disposerons de systèmes capables de fonctionner là où nos sens atteignent leurs limites. Nous avons le potentiel de vaincre même les nez les plus sensibles du monde animal. Mais pas maintenant, ni même dans cinq ans. Peut-être que dans une décennie, nous entendrons parler de nez électroniques capables d’égaler ce que la biologie a à offrir. D’ailleurs, des chercheurs y travaillent déjà et ils nous surprendront probablement beaucoup un jour. D’ailleurs, l’intelligence artificielle joue un rôle important à cet égard, car elle contribuera à créer des solutions adaptées au nouveau « quadrant » du 21e siècle. siècle.
