Introduction - Début du cours de robotique

Partie 1 : Rêves - Robots, Rien n'est impossible
force de première classe
portée de 2e classe
Cours 3
Se qualifier pour les demi-finales
magie de 5e classe
visuel du 6e trimestre
Leçon 7 Précision

Partie 2 : La réalité - Comment sont fabriqués les robots ?
Comment construire un robot pour les quarts de finale
Leçon 9 : Le cerveau en mouvement
Leçon 10 : Le cerveau sensible au toucher
Leçon 11 : Comment les robots apprennent
Faites une pause - Informations techniques utiles
Liste des tâches du technicien (12)

Partie 3 : Responsabilité – Comment se préparer pour l’avenir
Leçon 13 : Futurs possibles
Leçon 14 : Qu'est-ce qui peut mal tourner ?
Leçon 15 : Travail futur
16e enseignement de l'informatique
Leçon 17 : Un grand défi

Critique - Le rêve du robot
Paroles de gratitude
principal
Source de l'illustration
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Comment la révolution de l'IA et de la robotique va changer le monde
Directeur du CSAIL, le premier centre de recherche en informatique au monde
L'avenir des robots avec Daniela Russ

Directrice la plus ancienne et la première femme à occuper ce poste au MIT CSAIL
Médaille Edison IEEE 2025, lauréat du prix John Scott 2024

Le monde étrange et fascinant des robots

Le monde regorge déjà de technologies qu'on ne peut distinguer de la magie.
Il n'est pas rare de voir des machines survoler Mars, des voitures autonomes circuler dans des villes complexes et des robots préparer du café dans les cafés ou cuire du pain dans les cuisines.
Cette technologie révolutionnaire est le fruit de la combinaison de modèles mathématiques, d'algorithmes et de matériaux novateurs conçus par l'homme. Alors que la révolution de l'IA bouleverse le monde, quel genre de robots les ingénieurs du MIT sont-ils en train de construire ?

MIT Robotics est le premier ouvrage de vulgarisation scientifique écrit par Daniela Russ, directrice du Laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle (CSAIL) du MIT et chercheuse de premier plan capable d'appréhender simultanément le présent et l'avenir de la robotique.
Il propose des explications accessibles sur les domaines interconnectés de la robotique, de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique, et guide les lecteurs à travers le monde de robots ingénieux et fascinants, notamment des combinaisons volantes, des insectes électroniques qui escaladent la tour Eiffel, des robots photosynthétiques qui se déplacent le long des façades des bâtiments et des systèmes de navigation par vibration pour les personnes malvoyantes.

Quand on pense aux robots, on imagine souvent des machines encombrantes avec des corps en métal, mais le laboratoire de Ruth étudie des robots moins « robotiques », dotés de corps agiles et flexibles fabriqués à partir de matériaux légers comme la fibre et le plastique.
Les robots de son équipe de recherche, notamment un robot origami miniature qui se plie comme du papier (et qui, une fois avalé dans une capsule, peut servir à traiter des organes), Sophie, un robot à la peau douce qui nage comme un vrai poisson, M-Block, qui se reconfigure de lui-même, et un bateau autonome qui navigue sur les canaux d'Amsterdam, ont suscité un vif intérêt médiatique à chacune de leurs présentations.

Dans cet ouvrage, Ruth partage les enseignements tirés de son expertise et de ses diverses expériences en tant qu'ingénieure en robotique d'une manière accessible au grand public, offrant ainsi un espoir quant aux changements que la technologie robotique apportera aux lecteurs qui se sentent anxieux face aux vagues vertigineuses de la révolution de l'IA.
S'opposant aux prédictions pessimistes selon lesquelles l'essor des robots mènera à la domination des machines ou au remplacement des emplois humains, elle affirme que les robots feront de nous des êtres plus compétents, plus productifs et plus précis, pour une vie plus humaine.
Dans ce livre, qui se compose de trois parties, les lecteurs peuvent entendre directement la voix d'ingénieurs en robotique de renommée mondiale sur les robots créés dans le monde entier et sur l'état actuel de la technologie robotique (Partie 1), sur la façon dont les robots sont conçus et fonctionnent (Partie 2), et sur les responsabilités des ingénieurs en robotique envers la société (Partie 3).


Un ingénieur en robotique visionnaire.

Les spécialistes en robotique n'auront probablement pas besoin d'explications détaillées, mais certains lecteurs ne connaissent peut-être pas le CSAIL ni Daniela Russ. Le CSAIL est sans doute le plus important centre de recherche en informatique au monde et l'un des principaux instituts de recherche du MIT, tant par son envergure que par son activité.
Avec 115 chercheurs principaux et des centaines de scientifiques et d'étudiants, l'institut mène plus de 800 projets de recherche.
La recherche conjointe avec des instituts de recherche étrangers est également active, et l'on sait que plusieurs projets sont menés avec l'Institut des sciences et technologies de Gwangju (GIST) en Corée.

Ruth a pris la direction de CSAIL en 2012, ce qui fait d'elle la directrice ayant la plus longue durée d'exercice depuis sa fondation.
Son parcours est unique.
Né en Roumanie, il a immigré aux États-Unis avec ses parents en 1982 (pendant la dictature communiste de Ceaușescu), à peu près au moment où il a obtenu son diplôme d'études secondaires.
Son père était un pionnier de l'informatique en Roumanie, et sa mère était physicienne.
Le livre relate quelques épisodes de la scolarité de Ruth, notamment l'anecdote intéressante sur son travail dans une usine de fabrication de pièces de train sous la direction du gouvernement roumain.
Bien que ce fût une tâche difficile pour une lycéenne, elle se souvient que son expérience avec des équipements comme un tour l'a aidée plus tard à choisir une carrière d'ingénieure en robotique.

Après avoir obtenu son diplôme universitaire, Ruth a commencé sa carrière de chercheuse en robotique.
Depuis lors, il a acquis une réputation mondiale dans les domaines des robots modulaires/reconfigurables, des systèmes multi-robots (systèmes dans lesquels plusieurs robots coopèrent pour effectuer des tâches spécifiques) et des algorithmes de contrôle, et a remporté une série de prix prestigieux en ingénierie (dont la médaille Edison de l'IEEE en 2025 et le prix John Scott en 2024), ce qui lui a valu d'être salué comme un ingénieur en robotique « en avance sur son temps ».
Aujourd’hui encore, elle collabore avec des instituts de recherche du monde entier pour créer « toutes sortes de machines intelligentes capables de ramper, marcher, courir, conduire, guérir, se transformer et voler ».


Robots, rien n'est impossible

Alors, qu'est-ce qu'un robot exactement ? En quoi diffère-t-il des appareils mécaniques courants qui nous entourent ? Ruth définit un robot comme, en résumé, « un dispositif mécanique programmable qui reçoit des informations de son environnement, les traite, puis entreprend une action physique en réponse à ces informations ».
Les robots sont également appelés « machines intelligentes ».

Prenons comme exemple le « questionnaire sur papier ».
Un poussoir à papier applique une force vers le bas sur la pile de papier en utilisant son propre poids (action), mais cela n'en fait pas un robot.
Et si l'on ajoutait une caméra, une unité de traitement et des pieds mécaniques à cette presse à papier ? Ainsi, lorsque le vent souffle et que le papier flotte, les pieds mécaniques de la presse à papier ainsi modifiée, auparavant repliés à l'intérieur de l'appareil, se déploieront et se déplaceront vers le papier.
Puis, asseyez-vous dessus et maintenez le papier en place.
Ainsi, la presse à papier est devenue un « robot de bureau » ! Un robot est donc un dispositif mécanique capable d'exécuter le cycle « percevoir-réfléchir-agir ».
Si l'une de ces trois conditions n'est pas remplie, il ne peut s'agir d'un robot (de même, un réveil n'est pas un robot en soi, mais si vous le modifiez pour qu'il détecte l'heure par lui-même et saute vers le lit de son propriétaire endormi, il devient un « robot réveil »).

Dans ce livre, Ruth présente différents robots qui augmentent la force humaine et étendent la portée physique et les sens.
Par exemple, les vêtements peuvent aussi être fabriqués par des machines intelligentes.
Il utilise des muscles artificiels souples comme enveloppe et est équipé de capteurs permettant de surveiller en temps réel l'état physique de l'utilisateur et d'exécuter des commandes telles que le contrôle de la température corporelle et l'amélioration de la force musculaire.
La combinaison imaginée par Ruth permettrait aux personnes âgées souffrant de faiblesse musculaire de retrouver une mobilité indépendante, aux athlètes de corriger précisément leur posture et aux travailleurs manuels d'accroître leur force et leur endurance afin de les aider à accomplir leurs tâches de manière sûre et durable.
Par ailleurs, des robots capables d'élargir le champ de vision sont également envisageables.
Nous développons actuellement un drone qui peut être lancé depuis des véhicules autonomes pour voir au-delà des angles morts.
Le drone vole devant la voiture, prend les virages, scanne l'intérieur d'un parking souterrain complexe, puis transmet la vidéo au système de navigation de la voiture.
Un autre « œil » fixé à la voiture.
Poussons notre imagination encore plus loin.
La vision de Ruth concernant les « voyages à l'étranger du futur » est très particulière.
Elle imagine le déploiement de robots mobiles publics dans des destinations touristiques célèbres comme Paris, permettant aux gens d'accéder à distance à ces robots depuis l'étranger et de visiter de célèbres boulangeries parisiennes pour savourer les saveurs et les arômes de leurs produits.
Bien sûr, il reste à voir si les boulangers autoriseront les robots à vendre leurs produits, mais théoriquement, c'est possible.


Défis pour les jeunes ingénieurs en robotique

Bien qu'il soit amusant d'entendre parler de robots comme celui-ci, il reste encore de nombreux obstacles technologiques à surmonter.
Un robot est généralement composé de 1) un squelette, 2) des composants électromécaniques (capteurs, actionneurs, câbles, alimentations), 3) du matériel informatique (processeurs et dispositifs de stockage), 4) une carte de communication et 5) un cerveau (qui gère la perception, la planification, l'apprentissage, le raisonnement, la coordination et le contrôle).
Les capteurs détectent les informations provenant de l'environnement extérieur et transmettent les informations collectées au dispositif de contrôle.
L'unité de contrôle (le cerveau du robot) analyse les données reçues des capteurs et émet les commandes appropriées ; les robots sophistiqués peuvent prendre des décisions complexes grâce à l'apprentissage automatique.
Le squelette et les actionneurs (les bras, les jambes, les mains, les roues, etc. du robot) déplacent ce dernier en fonction des commandes, et un équilibre entre précision et puissance est important.
L'essentiel est qu'un excellent robot ne peut être créé que lorsque les performances globales de chaque composant qui le constitue s'améliorent.
Même si vous créez une main d'une grande précision, si le cerveau qui la contrôle n'est pas à la hauteur, vous ne pourrez pas créer un excellent robot.
Par conséquent, nous avons besoin de : 1) mains plus intelligentes et plus sensibles, 2) robots plus doux et plus sûrs, 3) robots moins « robotiques » qui se déplacent avec plus d’agilité, 4) méthodes de fabrication de robots plus efficaces, 5) muscles artificiels plus flexibles et plus forts, 6) batteries plus puissantes, 7) meilleurs capteurs, 8) cerveaux plus rapides et 9) technologie de traitement du langage naturel qui nous permette de communiquer plus facilement avec les robots (pp. 249-265).
Cette liste comprend neuf défis que Ruth propose aux jeunes inventeurs et ingénieurs dans ce livre, englobant les principaux défis techniques nécessaires à l'amélioration des robots actuels.
Les problèmes que d'autres ont du mal à résoudre ont tendance à susciter la passion ; ainsi, parmi les lecteurs de ce livre, il y aura peut-être de futurs ingénieurs qui découvriront leurs propres objectifs dans cette liste et qui y trouveront l'étincelle de leur passion technique.


Responsabilités d'un roboticien

Cet ouvrage aborde également la question de la responsabilité des ingénieurs en robotique.
Pour Ruth, la plus grande crise à laquelle la robotique est confrontée aujourd'hui n'est pas le thème récurrent hollywoodien des « robots destructeurs d'humains » (elle précise que nous sommes encore loin de l'émergence d'une « intelligence artificielle générale » qui surpasse les humains).
Il souligne plutôt que le problème réside dans « la situation où nous nous retrouvons avec un système immense et complexe dont nous sommes devenus dépendants sans même le comprendre correctement, et où nous sommes coincés dans une montagne de technologies abandonnées et de déchets électroniques ».
Actuellement, de nombreux robots sont mis en circulation dans le monde sans que leurs problèmes techniques et éthiques soient résolus.
Les ingénieurs en robotique seront tenus à une plus grande responsabilité éthique.
Par conséquent, Ruth soutient que « lorsque nous déployons des machines intelligentes dans le monde et que nous les utilisons, nous devons établir des garanties et des principes éthiques pour nous assurer que leur utilisation sert l’intérêt public ».
Elle présente notamment 11 principes de conception pour les robots et l'IA (stabilité, sécurité, équité, explicabilité, durabilité, système de certification, etc.) (pp. 276-287), et son point de vue selon lequel « pour les machines intelligentes, il existe un organisme de réglementation comme la FDA qui évalue la sécurité et l'efficacité et les approuve pour des utilisations spécifiques avant leur commercialisation » est remarquable.

Parallèlement, nous ne pouvons ignorer les préoccupations liées aux problèmes les plus difficiles auxquels l'humanité est confrontée (crise climatique, santé, sécurité alimentaire, énergie et électricité, etc.).
Ruth souligne que divers projets de recherche en robotique sont en cours dans le monde entier pour relever les défis de l'humanité, et suggère que de nombreux ingénieurs en robotique se joignent à ces efforts.
Ruth soutient également qu'il est nécessaire de diffuser les bienfaits de l'IA dans toute la société grâce à une éducation à la pensée informatique et à la production destinée aux enfants et aux adultes, et de développer les capacités nécessaires pour se préparer aux nouveaux emplois de demain.
À cet égard, une idée novatrice est également proposée dans les secteurs industriel et de la distribution : établir des centres de production fonctionnant 24 heures sur 24 grâce au déploiement d’équipements de pointe tels que des imprimantes 3D dans toute la région.
L'idée est de vendre, par le biais de ce centre, des produits personnalisés (jouets, meubles, etc.) répondant aux attentes des consommateurs. Elle affirme que, grâce à une production et une vente locales, les émissions de carbone et les déchets peuvent également être réduits.

Le titre original de ce livre est « Le cœur et la puce ».
La « puce (machine) » est un outil puissant, mais c'est le « cœur (humain) » qui donne sens aux moyens.
Les robots sont simplement des « outils pour construire un monde meilleur ».
« Les véritables superpouvoirs de la créativité, de l’innovation et de la vision restent l’apanage des êtres humains. »

Ruth réfléchit maintenant à la manière de libérer les robots des cages protectrices des sites industriels et des laboratoires.
« Imaginez un monde où les machines s’adaptent aux humains, plutôt que l’inverse. »
« Lorsqu'une personne a du mal à manipuler une pièce lourde, un robot d'usine viendra l'aider ; et lorsqu'une personne âgée a du mal à faire le ménage, un robot domestique viendra l'aider. » Elle imagine un avenir où les robots deviendront des collaborateurs humains et accompagneront les gens dans leur vie quotidienne.
Le moment est venu de réfléchir et de discuter activement de la manière dont nous pouvons orienter et exploiter ces machines intelligentes pour soutenir la prospérité humaine.