Saviez-vous que lorsqu'un groupe de robots ou de bactéries se déplace dans un espace où se trouvent plusieurs objets libres, ils dévient ces objets pour pouvoir passer ? Une équipe de recherche internationale a réussi à montrer que la trace laissée par ce mouvement contribue à la formation de groupes, fonctionnant comme un mécanisme de communication efficace entre eux, dans une étude maintenant publiée dans Nature Communications. .
Le premier auteur, Cristóvão Dias, est chercheur au Département de physique et au Centre de physique théorique et computationnelle de la Faculté des sciences de l'Université de Lisbonne (Ciências ULisboa) (Portugal). Manish Trivedi et Giorgio Volpe (University College London, Royaume-Uni), Giovanni Volpe (Université de Göteborg, Suède) et Nuno Araújo (Ciências ULisboa) sont co-auteurs de cet article.
Comprendre les mécanismes de coordination dans les systèmes décentralisés pourrait avoir un impact positif sur plusieurs domaines de connaissances, de la biologie à la robotique. Pour découvrir comment cette collaboration est née, la pertinence de ces avancées scientifiques et les prochaines étapes de recherche, nous avons discuté avec les auteurs.
Nuno Araújo (NA) :Ces dernières années, dans le cadre d'un réseau doctoral financé par la Commission européenne, nous collaborons avec ces deux groupes, l'un de l'Université du College de Londres et l'Université de Göteborg (Suède) , dans l'étude du mouvement de particules actives telles que des bactéries, des micro-robots et autres, dans des environnements désordonnés.
En observant la façon dont elles interagissent avec l'environnement, en le modifiant, et comment cela affecte le mouvement des particules elles-mêmes, nous avons identifié un comportement non trivial qui a conduit à la formation de groupes et développé des méthodes pour mieux comprendre les mécanismes impliqués.
Cristóvão Dias (CD) :Cette étude porte sur un système composé de particules colloïdales de type Janus qui, comme le dieu grec Janus, ont deux « visages » différents. Dans notre cas, il s'agit de particules sphériques dont l'un des hémisphères est recouvert de graphite, leur donnant une propulsion dans une direction spécifique, se comportant comme un robot à l'échelle microscopique.
Notre objectif est de comprendre comment ces particules actives, qui agissent comme des agents autonomes, interagissent avec l'environnement, le modifiant, et comment la mémoire de ces changements facilite la coordination, aboutissant à la formation de groupes.
CD :Lorsqu'une particule active se déplace dans un milieu contenant des objets en mouvement, elle entre en collision avec eux, finissant par les dévier. Cela conduit à la formation de canaux pouvant être utilisés par d'autres particules actives.
En combinant méthodes expérimentales et informatiques, nous avons pu montrer que la formation de ces canaux favorise une plus grande rencontre entre particules actives et par conséquent la formation de groupes. Ainsi, bien que les espèces impliquées ne soient pas capables de communiquer directement, une capacité à coordonner leurs actions émerge et à former des groupes efficacement.
NA :Ces travaux ouvrent la voie à l’introduction de méthodes permettant l’exploration de moyens complexes par des systèmes actifs dépourvus de raisonnement. Les connaissances produites contribuent à l'avancement de la compréhension scientifique, mais ont également des implications pratiques, offrant des approches innovantes pour le développement de systèmes autonomes capables de fonctionner efficacement dans des environnements difficiles.
Cette compréhension approfondie des mécanismes de coordination dans les systèmes décentralisés a le potentiel d'avoir un impact positif sur plusieurs domaines de connaissances, de la biologie à la robotique, en aidant à comprendre comment la nature a développé des mécanismes de coordination efficaces et en aidant à mettre en œuvre des systèmes autonomes avec une complexité minimale des unités individuelles. /P>
NA :Les prochaines étapes consistent à approfondir notre compréhension de ce mécanisme de coordination et à explorer ses implications dans un contexte plus général. Nous avons l'intention d'appliquer ces connaissances pour améliorer l'efficacité et l'adaptabilité des systèmes décentralisés à différentes durées et échelles de temps.
CD :Ce travail souligne l'importance d'explorer et de comprendre les interactions complexes entre les systèmes actifs et leur environnement et d'exploiter ces principes pour améliorer l'efficacité et l'adaptabilité des systèmes autonomes dans divers domaines.
Plus d'informations : Cristóvão S. Dias et al, La mémoire environnementale stimule la formation de groupes d'individus désemparés, Nature Communications (2023). DOI :10.1038/s41467-023-43099-0
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par l'Université de Lisbonne
