L’essor des Shroom Bots: Les robots alimentés par les champignons sont là

Le besoin de robots doux

Lorsque l’on conçoit des systèmes robotiques dans des environnements contrôlés comme les chaînes de production, ils doivent posséder une « soft » touch, avec un contrôle précis de leurs mouvements.

Cela nécessite des capteurs très sensibles, notamment des capteurs tactiles. Il s’agit souvent de dispositifs électroniques très complexes et fragiles, difficiles à maintenir fiables pendant des années d’utilisation dans des environnements difficiles. Cela implique également l’utilisation de métaux rares ou polluants comme les terres rares, ce qui augmente le coût de ces robots.

Parallèlement, les systèmes biologiques accomplissent cela en permanence en n’utilisant que des composants de base comme les sucres et les protéines.

Ces dernières années, on observe une tendance croissante à se tourner vers la biologie pour améliorer les robots. Une partie de cela consiste à reproduire les conceptions métalliques et plastiques de la nature, une méthode appelée biomimétisme. Nous avons exploré ce sujet dans des articles comme « How Robotics Can Take a Cue From Nature ».

Une autre tendance est la robotique souple, avec des actionneurs, pièces mobiles et de contact fabriqués à partir de matériaux flexibles, parfois imprimés en 3D, comme nous l’avons décrit dans « Soft-Robotics to Benefit from Foam Fluidics », « Hands Like a Human: New Additive Manufacturing Helps Soft Robotics Go Real » et « Magnetic Gel Capsules Could Advance Both Robotics and Medicine ».

Mais que se passerait‑il si, au lieu de reproduire les capacités biologiques avec des matériaux artificiels, nous utilisions de véritables tissus biologiques et les intégrions aux systèmes robotiques ?

C’est ce que des chercheurs de l’Université Cornell (États‑Unis) et de l’Université de Florence (Italie) ont réalisé. Dans un article publié dans Science Robotics, intitulé « Sensorimotor control of robots mediated by electrophysiological measurements of fungal mycelia », ils décrivent comment ils ont utilisé des champignons pour créer des capteurs biologiques pour robots.

Signaux bioélectriques des champignons

Cela peut surprendre beaucoup de gens, mais les champignons sont en réalité des organismes extrêmement complexes. Leur mycélium (les filaments microscopiques invisibles du champignon) peut transporter des signaux électriques, et les générer en réponse à des stimuli.

Par exemple, la lumière peut provoquer ce type de décharge électrique dans le mycélium, tout comme les signaux chimiques. Il constitue donc un bon candidat pour créer des biosenseurs utilisables dans des machines artificielles comme les robots.

Maintenir un biorobot en vie

Des recherches antérieures avaient déjà envisagé d’intégrer des tissus biologiques dans des robots, comme par exemple des muscles cultivés en laboratoire (voir « Muscle-Based Actuators Could Maximize Potential of Robotic Solutions »).

Cela reste toutefois un peu délicat en pratique, car la plupart des tissus sont difficiles à garder vivants dans un cadre robotique. Ils nécessitent la bonne température, l’humidité et l’apport en nutriments, et peuvent être vulnérables aux contaminations/infections, des problèmes absents des « robots normaux ».

Et si les tissus musculaires deviennent malsains pour l’une de ces raisons, le robot perdra rapidement ses fonctions.

En revanche, le mycélium fongique est particulièrement robuste, ayant évolué pour survivre seul dans des environnements extérieurs et rivaliser avec d’autres champignons, moisissures, bactéries et virus sans protection supplémentaire (contrairement aux tissus musculaires, qui dépendent du reste de l’organisme, comme le système immunitaire, pour se protéger).

Le mycélium est également très doué pour percevoir son environnement externe grâce à la lumière, à la pression/toucher et à la détection chimique.

Combiné à sa tendance à créer des signaux bioélectriques en réponse à des stimuli, il constitue un biosenseur parfait dont les signaux peuvent être lus et « décodés » par une puce électronique, tout en étant suffisamment résistant pour survivre dans un robot.

Comment fonctionnent les robots fongiques

Ce que les chercheurs ont fait, c’est faire pousser le mycélium à l’intérieur de l’électronique du robot, puis entraîner l’algorithme du robot à interpréter correctement le signal du mycélium en réponse aux stimuli.

Le système créé par les chercheurs peut bloquer les vibrations et les interférences électromagnétiques qui pourraient brouiller le signal du mycélium.

Cela représente une nouvelle étape dans la construction de biorobots, et une étape importante, car elle permet des enregistrements électrophysiologiques stables et à long terme lors d’opérations mobiles et autonomes.

Il s’agit d’une machine bio‑hybride capable de réagir aux signaux lumineux. À l’avenir, ils prévoient également qu’elle réagisse aux signaux chimiques.

Cela ouvre des perspectives intéressantes, comme par exemple un robot capable de détecter la chimie du sol dans les cultures en rangées, et de décider s’il faut ou non appliquer des engrais, et en quelle quantité. Dans cet exemple, cela ferait un pas de plus dans les progrès de la robotique agricole, comme nous l’avons évoqué dans « Investors Should Take Note: Robotics Is Taking Over Farming ».

De même, nous pourrions faire en sorte que le mycélium détecte des agents pathogènes.

Un domaine multidisciplinaire

Comme il s’agit d’un nouveau champ scientifique, sans procédures ou produits largement standardisés, ce type de robot peut être un peu plus complexe à développer que les robots traditionnels.

« Vous devez avoir une formation en génie mécanique, en électronique, en mycologie, en neurobiologie, et en traitement du signal. Tous ces domaines se combinent pour construire ce type de système. »

Anand Mishra – chercheur associé au Organic Robotics Lab dirigé par Rob Shepherd. 

Dans cette recherche, Anand Mishra a collaboré avec Bruce Johnson, chercheur senior en neurobiologie et comportement, sur la façon d’enregistrer le signal électrique de la membrane du mycélium. Et avec Kathie Hodge, professeure associée de biologie plante‑microbe, sur la façon de cultiver des mycéliums propres et d’éviter les contaminations lors de l’insertion d’électrodes, le mycélium pouvant rencontrer des problèmes de contamination, même s’il est plus robuste que la plupart des autres options biorobotiques.

Premiers prototypes

Deux robots bio‑hybrides ont été construits : un robot souple en forme d’araignée et un robot à roues.

Source: Cornell University

Chacun pouvait réagir en marchant ou en roulant en réponse aux pics continus naturels du signal du mycélium. Ils réagissaient également aux changements d’environnement, comme la lumière ultraviolette, modifiant le mouvement du robot.

Investir dans la bio‑ et la robotique souple

Les robots souples et bio‑robots sont susceptibles de constituer une part croissante du marché de la robotique, les robots quittant progressivement les chaînes de production pour aider aux soins des patients dans les hôpitaux, déplacer des marchandises dans les entrepôts ou cueillir des fruits dans les champs et vergers.

Vous pouvez investir dans des sociétés liées à la robotique via de nombreux courtiers, et vous trouverez ici, sur securities.io, nos recommandations pour les meilleurs courtiers aux États‑Unis, Canada, Australie, Royaume‑Uni, et de nombreux autres pays.

Si vous n’êtes pas intéressé par la sélection d’entreprises robotiques spécifiques, vous pouvez également vous tourner vers des ETF robotiques comme le GlobalX Robotics & Artificial Intelligence ETF (BOTZ), le iShares Automation & Robotics UCITS ETF (RBOT), ou le Global Robotics & Automation Index ETF (ROBO), ou consulter notre article « 5 Best Robotics & Artificial Intelligence (AI) ETFs to Invest In » qui offrira une exposition plus diversifiée pour capitaliser sur le secteur robotique en pleine expansion.

Ou vous pouvez également consulter notre article sur les « 10 Best Robotics Companies ».

Entreprises robotiques

1. Soft Robotics

Cette société est cotée en privé et, en 2018, ABB Technological Ventures a conclu un partenariat avec Soft Robotics pour accélérer le développement du calcul microfluidique et des pinces souples pour robots.

Soft Robotics se concentre sur le développement de mGripAI, un robot à préhension souple destiné à l’industrie de la transformation alimentaire, combiné à une vision 3D complète et à un système d’IA, utilisant le système de préhension IRB360 FlexPicker d’ABB.

Source: Soft Robotics

L’approche de l’entreprise pourrait également intégrer les fluides à mousse, compte tenu de son expérience dans l’application de la technologie microfluidique aux cas d’usage réels.

Vous pouvez également voir mGripAI en action dans cette vidéo.

Pour l’instant, l’application principale des actionneurs et pinces souples se situe dans les processus industriels, notamment dans l’industrie alimentaire.

À plus long terme, les progrès en IA, vision machine, technologie des batteries et robotique souple devraient permettre la création de robots capables d’assister les infirmières, commerçants, agents d’entretien et d’autres tâches actuellement dépendantes à près de 100 % du travail humain.

Dans tous les cas, il est facile d’imaginer l’utilité de capteurs chimiques à base de mycélium pour détecter des composés nocifs, des aliments avariés ou d’autres signaux chimiques pouvant être perçus lors du contact avec le système de préhension FlexPicker.

2. Boston Dynamics

Développé comme un chien jaune sans tête, Spot, par Boston Dynamics, peut grimper les pentes et franchir les escaliers. Le dispositif était proposé à 74 500 $ US. Il a de multiples usages, de l’inspection d’usines, de chantiers et d’environnements dangereux, à la capacité de monter et même de naviguer les escaliers.

Spot est désormais capable de fonctionner 24 h/24, sans intervention. Il peut se recharger de façon autonome et planifier dynamiquement autour de nouveaux obstacles. Selon les chiffres officiels, les robots Spot ont déjà atteint plus de 1 000 clients à ce jour.

Spot s’adresse à un large éventail d’industries, notamment la fabrication, l’énergie et les ressources naturelles, la construction, le milieu académique et éducatif, ainsi que le secteur public.

Des capteurs chimiques et/ou lumineux basés sur le mycélium pourraient constituer un excellent ajout à une plateforme aussi ultra‑mobile.

Après que Hyundai ait conclu son accord pour reprendre Boston Dynamics, elle détenait 80 % du capital de l’entreprise. SoftBank, via l’une de ses filiales, contrôlait les 20 % restants.

Boston Dynamics a également acquis une notoriété massive sur Internet grâce aux progrès radicaux réalisés avec son robot humanoïde Atlas.

Source: Boston Dynamics

Hyundai a toujours d’abord été une entreprise technologique mêlée à la structure typique d’un conglomérat industriel sud‑coréen (chaebols).

Cela en fait un candidat de premier plan pour adopter l’automatisation et la robotique, notamment dans le contexte du déclin démographique de la Corée du Sud (moins de 0,78 naissance par femme). Cette baisse de la population ne pourra être maîtrisée qu’en automatisant de nombreuses tâches actuellement réalisées par les humains, et les robots polyvalents multitâches comme ceux de Boston Dynamics pourraient être la clé pour y parvenir.

Cela correspond également à la vision futuriste de Hyundai et à sa stratégie d’entreprise, avec des prévisions indiquant « le taux d’automatisation augmenter de 78 % et la productivité par personne de 38 % ».​