Voir consiste à capter et interpréter des rayonnements électromagnétiques : la lumière. Ce processus fin et complexe permet de percevoir le monde à distance et sans contact physique — un super-pouvoir en somme ! Si la vision semble un phénomène simple et évident pour des êtres nés avec des yeux performants comme les nôtres, sa reproduction avec ou pour des machines demeure un défi considérable, pour lequel le vivant sert encore de modèle.
Vision hyper-spécialisée
Inspiré des mouches
Voir l'invisible
Des yeux merveilleux
Chronologie
Des yeux inspirés de la mouche pour voir le mouvement
La plupart des robots utilisés de nos jours utilisent une vision basée sur des caméras communes, avec des systèmes de reconnaissance d’objets plus ou moins complexes. Les robots sociaux
sont, par exemple, équipés d’un
système de reconnaissance faciale.
Mais l’enchaînement d’images des
vidéos est parfois trop lent et leur
champ de vision petit. Un robot
peut nous reconnaître, mais être très
maladroit dans un environnement qui
change rapidement, par exemple une voiture autonome en mouvement.
Le cœur artificiel
Film réalisé par Public Synergies 2008
Plusieurs équipes internationales se sont penchées
sur la question. Elles ont trouvé leur inspiration dans
la vision des insectes et plus particulièrement la drosophile ou mouche à vinaigre.
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Une drosophile vue de près
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Nous voyons bien ses yeux courbés et composés de plusieurs petits sous-yeux indépendants appelés ommatidies. Cette mouche a un champ visuel plus large que nous et une vision adaptée aux grandes vitesses..
Un des premiers yeux artificiels inspirés de la mouche a été réalisé par des bio-roboticiens de l’Institut des sciences du mouvement de Marseille. Pas plus grand qu’une pièce d’un euro, courbé comme l’œil d’un insecte, et composé de 640 petites lentilles optiques, les ommatidies, il se nomme CurvACE.
Chacune de ces lentilles correspond à un pixel sur l’image finale. Son avantage : un champ visuel très grand et une lecture de l’image plus rapide. Le robot portant cet œil détecte plus rapidement les obstacles. Déjà testé sur des robots au sol, le but est de l’intégrer à des robots volants ou en automobile.
Cet œil est très utile pour des robots mouvants, mais ne permettra pas de voir les détails de ce monde, car la résolution est très faible, quelques centaines de pixels par image (vidéo).
Des équipes se penchent actuellement sur le problème en développant des systèmes présentant une résolution d’image plus élevée. Cela permettra aux robots de voir encore mieux !
© Gerd Alberti and Uwe Kils
Vue d’un œil composé d’arthropode, Euphausia superba, en microscopie électronique.
Des yeux hyper-spécialisés pour les machines de demain
La crevette mante, que l’on rencontre sur le bassin Indo-pacifique, possède une vision aux particularités surprenantes : son champ visuel est plus grand que le nôtre et lui permet de détecter les rayons lumineux ultraviolets, invisibles à l’œil humain.
Ce crustacé est également sensible aux variations lumineuses, ce qui lui permet de s’orienter sous l’eau. Les chercheurs s’inspirent de plus en plus de ces facultés pour concevoir des caméras aux propriétés presque futuristes !
© images KQED/Deep Look hébergées sur Gfycat
Vidéo gros plan des yeux d'une crevette mante
Voir le cancer, c’est possible ?
Son large champ de vision et sa capacité à détecter les changements de luminosité lui permettent de voir les cellules cancéreuses se trouvant à l’intérieur de nos organismes.
Des chercheurs australiens essaient ainsi de créer une caméra qui serait capable de détecter un cancer avant même l’apparition des premiers symptômes. Plus tard, ils espèrent que l’on puisse disposer de cette fonctionnalité sur nos smartphones.
Une des plus grandes difficultés dans la création d'appareils volants comme les drones est la rapidité du traitement des images nécessaire à la réactivité de l'appareil.
Les insectes sont capables d'adapter leurs trajectoires en quelques fractions de secondes, ce qui leur permet de voler dans des espaces restreints, d'échapper aux prédateurs, ou d'attraper des proies. Cette réactivité est due à une architecture cérébrale particulière qui privilégie la rapidité de traitement ce certaines informations.
Les chercheurs tentent de reproduire ce type d'architecture notamment en copiant le processus naturel de l'évolution avec l'évolution artificielle. Par ailleurs, de nombreux insectes volants sont dotés d'yeux supplémentaires extrêmement simples mais communiquant très rapidement au cerveau, appelés ocelles, qui aident au contrôle des trajectoires en temps réel. Les ocelles sont ainsi étudiés pour équiper à l'avenir des drones autonomes.
Yeux
Ocelles
© Alejandro Santillana, domaine public. Original recadré.
Yeux et ocelles d'une abeille à orchidées (Euglossa Hansoni)
On peut dire avoir des yeux de
« lynx » ou de « Lyncée »
Dans le règne animal, s’il y a bien un animal dont nous aimons nous attribuer les yeux c’est le lynx !
Le félin aurait une vue particulièrement performante si bien que dans les légendes du Moyen-Âge, il est dit qu'il pourrait voir dans le noir complet et au travers des murs…
Mais peut-être n'avons-nous pas toujours voulu « avoir des yeux de lynx », mais plutôt les yeux de Lyncée. Ce dernier est un héros de la mythologie grecque, l'un des Argonautes accompagnant Jason et pilotant son navire, l'Argo. Lyncée est connu dans la mythologie pour avoir un regard capable de percer toute chose, et de voir jusque dans les enfers.
Le saviez vous ?
