Barbara Mazzolai, roboticienne à l’Institut italien de technologie (IIT), à Gênes, puise depuis le début de sa carrière son inspiration dans la nature. Elle défend aujourd’hui une nouvelle approche, la robotique de la durabilité, présentée dans un manifeste publié en juillet dans Nature Machine Intelligence.
- Barbara Mazzolai défend une robotique durable, inspirée du vivant.
- Ses robots imitent les pieuvres et les racines des plantes.
- Les robots-racines avancent par leur extrémité et consomment moins d’énergie.
- Elle veut que les robots soient réutilisables, recyclables ou biodégradables en fin de vie.
Des robots inspirés du vivant
Biologiste de formation, Barbara Mazzolai a changé de voie à la faveur d’une occasion inattendue, pour devenir l’une des pionnières de la robotique bio-inspirée, qui s’appuie sur les solutions développées par le vivant. Elle a conçu des robots inspirés des pieuvres, des racines des plantes et même des graines. « J’ai toujours été fascinée par les organismes vivants, par l’extraordinaire variété de solutions de la nature, sélectionnées par le processus évolutif », déclare-t-elle.
Après un master en biologie à l’université de Pise, elle travaille à partir de 1999 comme assistante de recherche auprès de Paolo Dario, un roboticien reconnu dans ce domaine. Elle commence par développer des capteurs, puis des robots destinés à surveiller l’air, l’eau et les sols. En 2004, elle est promue professeure assistante et participe à la conception d’un robot souple inspiré de la pieuvre. « Nous l’avons proposé comme un paradigme pour lancer cette idée de robotique souple : démontrer que peuvent être souples, tout en exerçant une force importante sur l’environnement, comme le fait l’animal », affirme-t-elle.
En 2009, elle devient responsable d’équipe au Centre for Micro-BioRobotics de l’IIT, avant d’en prendre la direction deux ans plus tard, après avoir achevé son doctorat en ingénierie des microsystèmes à l’université de Rome Tor Vergata.
Le modèle des racines
Les plantes ont ensuite pris une place importante dans ses travaux. Mazzolai a été attirée par la capacité des racines à explorer efficacement le sous-sol, une capacité qu’elle imagine transposer à des machines utilisées pour la modélisation environnementale et l’agriculture de précision. Selon elle, les racines ne progressent que par leur extrémité très fine, tandis que leur base plus épaisse reste immobile, ce qui réduit fortement l’énergie nécessaire pour traverser la terre, par comparaison avec une foreuse classique qui pousse l’ensemble de la structure depuis la surface.
Pour reproduire ce principe, son équipe a mis au point une imprimante 3D miniaturisée placée à l’extrémité du robot. Elle injecte un filament thermoplastique à travers une buse chauffée et construit derrière elle un corps en forme de serpent. L’extrémité embarque également des capteurs permettant d’éviter les obstacles et de détecter à proximité des nutriments ou de l’eau. La chercheuse souligne que les plantes restent en mouvement tout au long de leur vie : « Elles grandissent vraiment toute leur vie. Elles adaptent leur morphologie, leur comportement à l’environnement extérieur ; elles réparent, elles perçoivent, elles communiquent. »
Une robotique plus durable
Selon Barbara Mazzolai, de nombreuses technologies modernes, notamment les plastiques et les batteries de voiture, ont été conçues avec peu de réflexion sur leurs effets sur l’environnement en fin de cycle de vie. Elle souhaite éviter que la robotique suive la même voie. La robotique de la durabilité repose sur trois piliers : limiter l’impact des robots sur l’environnement, les rendre accessibles à des personnes de tous pays et de toutes conditions socioéconomiques, et faire en sorte qu’ils soient « symbiotiques », c’est-à-dire bénéfiques à la fois pour les humains et pour la nature.
Concrètement, elle propose d’intégrer la notion de cycle de vie à la conception des robots, afin que, en fin d’utilisation, ces machines puissent être réutilisées, recyclées ou biodégradées. Elle se dit convaincue que les moyens existent pour y parvenir et que cette vision inspirera les futurs roboticiens. « Il y a des jeunes qui veulent vraiment travailler dans ce domaine, parce que c’est l’avenir, leur avenir », conclut-elle. Face à la menace des dégradations environnementales, « ils veulent développer quelque chose qui puisse aider ».
