De nouvelles recherches examinent les stratégies de navigation des micro-nageurs déformables dans un fluide visqueux confronté à des dérives, des contraintes et d'autres déformations.
Un micro-nageur déformable est un organisme à petite échelle ou une structure artificielle qui utilise des ondulations sinusoïdales du corps pour se propulser dans un environnement fluide.
Le terme s'applique à des organismes comme les bactéries qui naviguent dans les fluides à l'aide de queues en forme de fouet appelées flagelles, aux spermatozoïdes se propulsant dans le système reproducteur féminin, et même aux nématodes, de minuscules vers qui se déplacent dans l'eau ou le sol avec des ondulations.
Les micro-nageurs peuvent également décrire de minuscules micro-robots construits à partir de matériaux souples conçus pour répondre à des stimuli et effectuer des tâches telles que l'administration de médicaments à une micro-échelle.
Cela signifie que l'étude des micro-nageurs a des applications dans un large éventail de domaines scientifiques, de la biologie à la physique fondamentale en passant par la nanorobotique.
Dans un nouvel article de Jérémie Bec, chercheur au CNRS et au Centre Inria d'Université Côte d'Azur et ses collègues tentent de trouver une politique de navigation optimale pour les micro-nageurs, cruciale pour améliorer leurs performances, leurs fonctionnalités et leur polyvalence pour des applications telles que comme l'administration ciblée de médicaments. La recherche est publiée dans The European Physical Journal E .
"Trouver une politique de navigation optimale pour les micro-nageurs est crucial pour améliorer leurs performances, leurs fonctionnalités et leur polyvalence dans les applications mentionnées", explique Bec. "En déterminant une politique de navigation optimale, les micro-nageurs peuvent s'adapter et réagir efficacement aux changements dans l'environnement fluide. Cela leur permet de franchir les obstacles, d'éviter les dangers et d'exploiter les modèles d'écoulement pour une locomotion améliorée.
"Une politique de navigation optimale garantit leur capacité à manœuvrer et à explorer efficacement leur environnement", ajoute Bec.
Le chercheur explique qu'en outre, une politique de navigation optimale garantit des performances robustes dans différentes conditions et variations alors qu'elles ondulent dans un environnement fluide.
Bec dit que l'équipe a été particulièrement intriguée par le niveau notable de variabilité des performances des stratégies d'apprentissage automatique utilisées. La variabilité inattendue des performances a fourni à l'équipe des informations précieuses et lui a permis d'identifier des stratégies optimales qui ont dépassé leurs attentes initiales.
"Nous avons acquis une compréhension plus approfondie de la dynamique complexe impliquée dans l'optimisation des politiques de navigation pour les micro-nageurs", conclut Bec. "Ces résultats soulignent l'importance d'explorer au-delà des attentes conventionnelles et de prendre en compte le potentiel de variabilité et d'imprévisibilité de l'intelligence artificielle."
Plus d'informations : Zakarya El Khiyati et al, Piloter des micro-nageurs ondulatoires dans un écoulement fluide grâce à l'apprentissage par renforcement, The European Physical Journal E (2023). DOI :10.1140/epje/s10189-023-00293-8
Informations sur le journal : Journal physique européen E
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