«Notre but? Intégrer les robots à notre vie intime»

Il s’appelle iCub, pèse une cinquantaine de kilos et a un visage rond et lisse, tout sauf inquiétant. Il sait saisir des objets aussi différents qu’une canette de bière ou une balle en mousse, avec une finesse de mouvements assez troublante. Surtout, il sait apprendre. Si la situation n’est pas exactement celle prévue, il sait s’adapter, réagir. Quand ses maîtres veulent lui expliquer le geste qu’ils désirent, ils commencent par le lui montrer. Lui, il l’imite, le modifie au besoin. Puis il reprend la position correcte, sans aide. Ensuite, il n’est plus forcé de réapprendre. Il a compris.

«Il est unique en son genre», assure Aude Billard, directrice du Laboratoire d’algorithmes et systèmes d’apprentissages, charmante Doctoresse Frankenstein toujours ravie de surprendre avec son escadrille de robots, de plus en plus évolués. Empli de capteurs (douze par exemple à chaque extrémité des doigts), iCub est un robot qui apprend par le toucher. «Pendant des années, la robotique n’a utilisé que le visuel. Depuis quelque temps, tout le monde s’intéresse au domaine tactile, plus précis, et parce que la technologie existe.» iCub, par exemple, possède 53 «degrés de liberté», contre seulement cinq aux premiers robots construits dans le laboratoire, il y a moins de dix ans. Il a sur le bras une «peau» extrêmement sensible, qui couvrira bientôt tout son corps.

Pourquoi une forme humaine? «Parce que ses mouvements en seront plus prévisibles, donc moins dangereux. Tous les humains bougent de la même manière. Si le robot nous ressemble, il sera plus facilement intégrable dans notre vie de tous les jours.» Il possède aussi des diodes colorées pour animer ses sourcils ou son sourire. Assez vite, il devient une petite personne, qu’il n’est pas aussi innocent de débrancher qu’un aspirateur ou un sèche-cheveux…

A long terme, le but est clair, et Aude Billard en rêve à haute voix: «Vivre avec les robots, les faire participer à notre vie intime, quotidienne. iCub n’a rien à voir avec une machine à café, fabriquée pour n’exécuter qu’une action. Nous voulons qu’il sache tout faire, du moment qu’on le lui apprend.» Jusqu’où? Elle a un petit sourire, elle sait trop bien l’intense débat éthique que l’univers des robots provoque: «A l’extrême, on peut aller jusqu’à réaliser un duplicata de soi-même. C’est peut-être lui qui, un jour, fera cette interview à votre place…»

 

«La seule cellule qui reproduit la photosynthèse des plantes»

«Regardez comme l’hélice tourne vite! C’est grâce à nos cellules solaires qui captent la lumière et la transforme très efficacement en électricité, et ça, ce n’est pas banal!» s’exclame l’éminent professeur Michael Graetzel, le sourire presque enfantin, en s’approchant de la fenêtre de son bureau.

On le confirme, le petit ventilateur relié à une plaque légère et flexible s’affole et tournoie joyeusement dans ses mains. C’est la grande invention de ce scientifique d’origine allemande, du genre expressif. Des cellules solaires à colorant, bon marché, fonctionnant sur le modèle de la photosynthèse des plantes. «C’est la seule cellule qui reproduit ce principe végétal. Dans les feuilles vertes, la chlorophylle absorbe la lumière et réussit à la transformer en infimes charges électriques. Alors que les cellules solaires courantes, qui sont en silicium, doivent non seulement absorber cette lumière mais encore la transporter, soit une accumulation de tâches très compliquée.»

Les applications pratiques d’une telle découverte sautent aux yeux. Des vitres transparentes et de toutes les couleurs sont capables de produire de l’électricité, «avec un côté artistique que les Asiatiques, par exemple, ont tout de suite apprécié». Elle peut aussi se créer à travers des meubles, des objets, toute une gamme de surfaces: on peut penser à charger son laptop avec la table sur laquelle il est posé. Des sacs à dos sont déjà munis d’un tel dispositif, petit, souple, pratique. «C’est beaucoup plus flexible qu’une plaque de verre au silicium. Pourquoi pas nos cellules pour charger des batteries sur des voitures? Tout est imaginable…»

Publiée en 1991, son idée a mis longtemps à faire son chemin. «Nous avons connu des années difficiles, rien que pour convaincre nos collègues, mais nous sommes patients et persévérants…» Cette recherche a bénéficié de quelques déclics, comme la visite à l’EPFL de la reine Beatrix de Hollande, qui a aimé le projet, ce qui a permis de lancer le développement des cellules solaires dans son pays.

Aujourd’hui, tout s’accélère. Michael Graetzel vit le temps béni de la reconnaissance. Des prix viennent de lui être décernés, comme le prix Millenium, le plus prestigieux en technologie. «Nous sommes maintenant dans une bonne position. La recherche continue sur cette voie prometteuse et, en parallèle, l’industrialisation est en cours.»

 

«Nous voulons diriger un objet par la simple pensée»

Il y a le souvenir de ce livre, Le scaphandre et le papillon, de Jean-Dominique Bauby, cet auteur paralysé capable de dicter un ouvrage entier, lettre après lettre, à l’aide d’une seule paupière. L’idée qui remédierait à cette situation avait de quoi stimuler n’importe quel scientifique. Guider un objet inanimé par la pensée. Analyser les impulsions cérébrales humaines et les traduire en termes de mouvement. Responsable de la chaire en interface non invasive de cerveau-machine, mondialement connu, le Pr José del R. Millán et son équipe s’attaquent à ce défi depuis près d’une dizaine d’années. Leur manière de procéder consiste à mesurer l’activité électrique du cerveau grâce à des électrodes placées sur le cuir chevelu. Celles-ci enregistrent les signaux à l’aide d’un électro-encéphalogramme. Puis les restituent. Prometteurs, les résultats ouvrent des champs d’exploration vertigineux. L’ambition est que, si l’utilisateur pense à mouvoir son bras gauche ou droit, le fauteuil sur lequel il est assis se dirige aussi dans cette direction-là.

Les explications du professeur: «Dans le but de «déchiffrage» de l’action à accomplir, nous élaborons un programme capable de discriminer les signaux venus du cerveau. Un classifieur statistique reconnaît la commande à transmettre au robot. Notre approche, de type neurocognitif, est fondée sur le processus mutuel d’apprentissage. L’humain et l’interface cérébrale s’adaptent l’un à l’autre. D’un côté, le classifieur apprend à reconnaître les tâches spécifiques liées au sujet, tandis que ce dernier développe la stratégie qui lui permettra de se faire comprendre de l’interface cérébrale. Il suffit de quelques heures d’apprentissage pour que l’humain et la machine se comprennent bien.»

Il le reconnaît cependant, ce système nécessite une concentration totale. Au bout d’une heure d’effort, le sujet est épuisé. Cette technologie est pour l’heure d’une utilité limitée pour les personnes handicapées et le professeur prend garde à ne pas susciter trop d’espoirs immédiats. Pour lui, il faudra encore progresser pour diminuer la charge cognitive de la personne et beaucoup d’essais avant de permettre une large diffusion.

Une interprétation plus fine des informations cognitives est en cours de développement. Le Pr Millán vient de présenter le résultat de ses dernières recherches à Washington: une interface dotée d’un outil d’analyse statistique, apprenant à lire l’intention mentale de chaque sujet et lui permettant de se reposer l’esprit ou d’effectuer d’autres tâches tout en contrôlant l’interface. Le papillon est prêt à quitter son scaphandre.

 

«Un immeuble qui pousse comme un végétal»

Ce gratte-ciel a poussé comme une plante. Ses auteurs, le professeur Jeffrey Huang et son équipe du Laboratoire design et media, disent même de lui qu’ils l’ont laissé grandir. «L’analogie à la nature est inévitable quand on veut faire croître un bâtiment», explique ce scientifique pluridisciplinaire, sans cesse projeté vers le futur. «Nous avons pris les codes de croissance de la plante et nous les avons utilisés pour cette architecture», dit-il encore.

Un immeuble comme un organisme vivant: la voilà, la révolution qu’il mène dans son labo situé sur la frontière entre l’architecture et les systèmes d’information, presque inclassable. «Ce qu’on fait surtout, c’est réfléchir à créer l’architecture d’une manière complètement nouvelle à partir des outils informatiques et des algorithmes. Partir du virtuel, et non plus l’inverse.»

Soyons plus concret. Les premières expériences architecturales de ce type se font actuellement à Ras al-Khaimah (Emirats arabes unis), sur le site de 50 hectares qui accueillera le prochain campus de l’EPFL. Des senseurs vont y capter le vent, les parcs vont se développer où il y a de l’eau, les bâtiments prendront place dans les coins d’ombre. «Comme dans un jardin, on analyse chaque endroit pixel par pixel. Ensuite, on sème les grains du futur campus et cela pousse là où il faut…» Il prévoit pour bientôt la première maison de ce style, sur la Côte vaudoise. Une demeure qu’il appelle «paramétrique ». «La forme de la maison se développe automatiquement avec la définition du soleil, du vent, de la bise, des vignes et des points de vue sur le lac.» Le bâtiment devient un résultat de son encadrement.

Il y a de l’utopie et du visionnaire chez ce fils d’un ambassadeur de Taiwan, revenu de Harvard en 2006. Il a été courtisé parce qu’il y avait approfondi des idées interactives fascinantes. Avec lui, les murs ont des oreilles. Les parois «écoutent» les mots qui se prononcent dans la pièce où elles se trouvent. Les paroles s’affichent puis forment des couches constituées de toutes les conversations: une idée épatante. Les murs peuvent aussi mesurer le taux de nicotine ou s’adapter à l’atmosphère, multiplier les wallpapers, réagir.

Il travaille aussi sur la connectivité. Dans une société où les gens sont souvent absents, leur donner l’impression d’être reliés, par exemple dans leur cuisine. Des meubles-écrans permettent une intégration totale. Autant de pistes qui supposent une technologie domestiquée, invisible, omniprésente. Tout est à construire.

 

«L’acide formique pourrait changer l’histoire»

L’ acide formique, jusqu’ici, n’était que cette substance sécrétée par les fourmis, celle qui piquait désagréablement les mains au contact des orties. C’est devenu un liquide aux formidables possibilités, obtenu actuellement à partir de déchets organiques mais qui pourrait à l’avenir être fabriqué à partir de dioxyde de carbone.

Il suffit pour se convaincre des bienfaits de cet acide d’écouter l’intarissable professeur Gábor Laurenczy, arrivé de Hongrie en 1985 et chef du Groupe de catalyse pour l’énergie et l’environnement. D’une densité comparable à l’eau, cette substance a l’avantage de stocker l’hydrogène, ce carburant du futur qui pose tant de problèmes à cause de sa tendance à l’explosivité: pour l’exploiter, on doit le mettre sous pression dans d’encombrantes bonbonnes.

L’acide formique résout le problème. «Si vous y ajoutez un peu d’eau (15% d’eau - 85% d’acide formique), il n’est plus inflammable. Surtout, l’acide formique pur contient 53 grammes d’hydrogène par litre, presque deux fois plus que ce que l’on peut stocker dans une bouteille d’hydrogène pressurisée à 350 bars. Et il ne génère aucune pollution quand on l’utilise comme carburant, car il se transforme en gaz.»

Les conséquences sont spectaculaires. Dans quelques semaines, le professeur se prépare, en première mondiale, à le voir propulser un bateau. Aucune bonbonne dans l’embarcation, juste ce liquide qu’on introduira dans un simple réservoir.

C’est son laboratoire qui en a déposé le premier brevet au monde, en 2006. «Dans les années 80, toutes les molécules qui contiennent de l’hydrogène, tel l’éthanol, ont été expérimentées. Mais personne n’a jamais réussi à couper l’acide formique en deux pour obtenir de l’hydrogène pur.» Le professeur et son équipe y sont parvenus. Depuis, l’industrie jette un œil intéressé sur leur travail. Deux grandes marques utilisent déjà ce produit pour recharger piles ou batteries. «En densité, il est 10 à 20 fois plus élevé que les meilleures batteries.»

Empli d’énergie, non inflammable, l’acide formique a toutes les qualités sauf une: le parc industriel est formaté depuis plus d’un siècle pour l’essence et ses dérivés. Il faudrait une décision politique ou une crise brutale pour assister à un virage à 360 degrés. Cela dit, de puissantes firmes automobiles s’approchent désormais du labo de Lausanne, et le professeur va de l’avant. «J’espère encore que notre découverte va changer l’histoire», dit-il. Et qu’il pourra venir un jour depuis son domicile de Lonay dans une voiture fonçant à l’acide formique, la foudre des fourmis.

 

«L’aimant le plus puissant du monde»

Aimant le plus puissant du monde quand il a été inauguré en grande pompe, en 2007, le dénommé Tesla 14,1 est un fabuleux investigateur de nos profondeurs, qu’il reproduit à travers des images d’une finesse affolante. C’est un monstre d’acier de 114 tonnes doté d’un champ magnétique 280 000 fois plus puissant que celui de la planète Terre. Redoutable, il est aussi capable de punir les imprudents s’approchant trop près de lui: il transforme leurs objets métalliques en projectiles fous. Quand on s’approche du monstre, on commence donc par se dépouiller de sa montre, son natel, sa ceinture.

Le professeur Rolf Gruetter est revenu pour lui, il y a cinq ans, au sein du nouveauné Centre d’imagerie biomédicale, créé de concert par le CHUV, les Hôpitaux universitaires de Genève, l’EPFL et les Universités de Genève et de Lausanne. Expert dans son domaine, il s’était exilé au Minnesota en 1994, frustré par le manque d’ambition ambiant pour tout ce qui touchait à l’imagerie. Là, il se régale. Bonhomme mais exigeant, il veille sur ce 14,1 et sur ses petits frères, le 9,4 et le 7 Tesla. Les deux premiers accueillent des rongeurs. «On a fait sur eux des observations passionnantes sur l’activité du cerveau, l’attaque cérébrale, le cancer», dit le chercheur.

Le Tesla 7, lui, voit défiler des êtres humains volontaires. Tant d’espoirs sont permis. «Un des rêves est de détecter la progression du diabète de jeunesse. Il sera possible d’identifier certains risques avant que la maladie n’apparaisse. On peut espérer trouver un traitement pour la ralentir ou peut-être l’arrêter.»Il a d’autres objectifs, tel le marquage du cancer. «Voir si le médicament arrive jusqu’aux tumeurs. Avant d’administrer une dose qui pourrait entraîner des effets secondaires sévères, on pourra cibler le traitement. Ou, si la tumeur se défend, nous pourrons vite changer la ligne d’attaque.» Le voilà, l’enjeu principal: comprendre les maladies et leur progression.

Cette capacité à anticiper fait de l’imagerie médicale un must mondialement célébré. La preuve par un sondage récemment réalisé auprès de praticiens dans toute l’Amérique au sujet des avancées médicales. Trois des cinq premiers progrès cités dans ce classement sont issus du domaine de l’imagerie. «Elle a désormais une profonde influence sur l’administration des soins», confirme le professeur, qui n’hésite pas à se coucher régulièrement dans son grand tuyau.

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