Avez-vous observé un chien de berger rassembler des moutons sur une colline ? Les moutons se déplacent par vagues et pulsent d'avant en arrière, le chien se faufilant derrière et autour d'eux. Louche un peu et c'est comme regarder de la limaille de fer sur un morceau de papier être attirée par un aimant en dessous, ou une volée d'étourneaux s'élançant d'un faucon qui approche, ou un banc de poissons échappant à un pingouin venant en sens inverse.

Les schémas semblent similaires entre chaque événement car le comportement coordonné que nous voyons dans les troupeaux de moutons ou les bancs de poissons - où les individus sont tous étroitement entassés et alignés dans une certaine direction - peut réduire leurs chances d'être identifiés ou mangés par des prédateurs.

Fasciné par ces motifs, nous avons entrepris d'étudier le fonctionnement de ces effets anti-prédateurs, en utilisant le GPS pour suivre des troupeaux de moutons et un chien de berger :

Ce que nous avons trouvé corrobore l'affirmation de longue date selon laquelle les animaux individuels réagissent au danger potentiel en se déplaçant vers le centre d'un groupe en fuite - une théorie appelée "troupeau égoïste" qui a été proposée pour la première fois par le grand biologiste évolutionniste Bill Hamilton dans les années 1970.

Règles du chien

Cependant, il y avait quelque chose d'encore plus intéressant que la façon dont les moutons s'assemblaient – ​​le comportement du chien de berger. Comment le chien parvenait-il à manœuvrer et à manipuler autant de moutons avec une apparente facilité ? Quelles règles le chien utilisait-il ? Pour étudier cela, nous avons construit un modèle des comportements des moutons et des chiens de berger, et comparé les simulations informatiques aux données réelles que nous avions collectées :

Nous avons constaté que le chien semblait utiliser deux règles très simples. Il chasserait les moutons par derrière, vers la cible, mais si les brebis se dispersent trop, le chien se déplacerait vers le bord du troupeau qui fuit. Parce que les moutons s'éloignent du chien et se rapprochent les uns des autres lorsque le chien s'approche trop (rappelez-vous la limaille de fer et l'aimant), le résultat est un troupeau de moutons cohérent et un chien de berger qui se faufile derrière le troupeau.

Mais nous n'avons pas codé le tissage dans notre modèle - juste les deux règles simples - et pourtant notre modèle de berger présentait toujours le même comportement de tissage que le chien. Ce phénomène, là où un modèle a des propriétés que nous n'avons pas « codées » est ce qu'on appelle un comportement émergent.

Robots bergers

Lorsque nous avons d'abord décrit ce « modèle de berger » basé sur les deux règles, nous avons dit que notre travail "suggère de nouvelles façons dont les robots peuvent être conçus pour influencer les mouvements d'agents vivants et artificiels". Cela a suscité beaucoup d'attention dans les médias, et l'indignation que nous voulions remplacer les chiens de berger par des robots. Nous ne l'avons pas fait, mais nous pensons qu'il est possible de construire des robots pour les tâches de collecte et d'élevage, inspiré par le comportement du chien de berger.

Pour tester nos revendications, nous avons récemment programmé un simple robot pour qu'il suive nos "règles canines", et lui a fait ramasser de petits objets en plastique (inanimés). Nous avons constaté que le robot faisait un excellent travail. Sans notre aide, le robot a rapidement identifié et récupéré les objets, adapter son comportement si nous lançons plus d'objets pour qu'il puisse les récupérer. Le robot a réussi tous nos essais :

La prochaine étape consiste à faire tout cela dans le monde réel. Bien que nous ayons utilisé un simple robot dans un environnement de laboratoire simple, nos résultats indiquent que notre approche pourrait être utilisée pour effectuer une variété de tâches de collecte et d'élevage.

Un robot adapté programmé avec nos algorithmes pourrait être utilisé pour nettoyer les déversements de pétrole, plastique ou autres objets de l'environnement. Il pourrait également éloigner les animaux, ou les rassembler, un endroit précis sans aucune assistance humaine. Pour ce faire, nous espérons collaborer avec des ingénieurs et des scientifiques en robotique qui pourront nous aider à faire avancer nos travaux.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.