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Non, ce n’est pas de la science-fiction (encore une fois). On le sait depuis longtemps, la DARPA s’intéresse de près au principe de l’hybridation neuronale, et en particulier de la stimulation du cerveau associée au contrôle de prothèses de membres. Elle a en particulier développé une nouvelle prothèse « neuro-technologique » pouvant être contrôlée par la pensée du patient, dans le cadre du programme « Revolutionizing Prosthetics ».

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L’idée était alors de donner un contrôle presque naturel de ces prothèses (en l’occurrence des bras artificiels) en permettant un contrôle cérébral du mouvement, mais également un traitement des informations des capteurs (comme le sens du toucher via des capteurs placés au bout des doigts artificiels). Pour ce faire, les chercheurs ont créé des micro-implants cérébraux connectés au cortex moteur et au cortex sensoriel des patients. Et cela a marché : ces derniers ont pu contrôler leurs mouvements et ressentir des sensations au bout de leurs « doigts ». La vidéo ci-dessous illustre le concept.

En développant cette technologie (déjà impressionnante), les chercheurs en sont venus à s’intéresser à la plasticité neuronale, c’est-à-dire à la capacité à créer et réarranger des connexions dans le cerveau. Lors d’un nouvel apprentissage ou d’une nouvelle expérience, le cerveau établit une série de connexions neuronales, qui correspondent à des routes pour l’intercommunication des neurones. Après l’acquisition de nouvelles connaissances et la pratique, la communication entre les neurones impliqués est renforcée : la plasticité synaptique (cette capacité à réorganiser les communications entre neurones) comme la neurogenèse jouent donc un rôle clé dans l’apprentissage.

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En travaillant sur les implants pour le contrôle de prothèses, les chercheurs de la DARPA en sont venus à s’intéresser à la stimulation du système nerveux périphérique, cette stimulation étant justement créatrice de neuroplasticité. Au 4th Annual Defense One Summit, conférence annuelle ayant lieu à Washington, la directrice de la DARPA, Arati Prabhakar, a annoncé que l’agence s’engageait dans cette voie de recherche : stimuler par des micro-implants le système nerveux pour accélérer les capacités d’apprentissage du cerveau. Il s’agit de réactiver ce que l’on appelle la « période critique » : la période pendant laquelle le cerveau d’un être humain est plus plastique, plus adaptable, et capable d’apprentissage rapide.

Cet « homme augmenté » (au sens générique du terme, bien entendu) pourrait ainsi apprendre une langue étrangère aussi rapidement qu’un jeune enfant, créer des super-cryptographes (l’idée est vraiment de la DARPA) ou récupérer rapidement ses fonctions après une lésion traumatique.

Ce nouveau programme a été baptisé TNT (!) pour Targeted Neuroplasticity Training. Son objectif précis est « d’accélérer le rythme et d’optimiser l’efficacité de l’apprentissage (entraînement des capacités cognitives) par l’activation précise des nerfs périphériques pouvant agir sur le réarrangement et le renforcement des connexions cérébrales » (ouf).

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La DARPA vise à développer une plate-forme technologique autour de ce concept, au travers d’une approche itérative. La première phase vise à mieux comprendre les liens entre stimulation du système nerveux périphérique, accélération de l’apprentissage et fonctions cognitives (en évitant les effets collatéraux). Une phase d’ingénierie visera alors à développer un système (au moins au début) non invasif permettant la stimulation ciblée du système nerveux. Le but est d’accélérer le rythme de l’apprentissage, mais aussi de garantir la consolidation à long terme des informations acquises.

Pour ce faire, la DARPA lance un appel à collaboration (vous le trouverez ici ) en espérant rassembler une équipe pluridisciplinaire d’ingénieurs, de neurobiologistes, d’informaticiens, de spécialistes en sciences cognitives et en ingénierie biomédicale.

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Avec son budget annuel supérieur à 3 milliards d’euros, la DARPA montre encore une fois une capacité à investir dans des voies de recherche multiples et risquées. Comme le disait Oscar Wilde, « Il faut toujours viser la lune, car même en cas d’échec on atterrit dans les étoiles ». Encore faut-il avoir le financement permettant de construire la fusée…

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Nul doute, alors que la bataille de Mossoul débute, que la guerre électronique (GE) prend une grande part dans la préparation et l’implémentation des opérations militaires modernes. Outre la défense de ses propres moyens électromagnétiques, l’écoute et le renseignement, il s’agit d’empêcher l’utilisation du spectre électromagnétique de l’adversaire, par le leurrage, le brouillage, ou l’intrusion dans ses systèmes.

Mais ne croyons pas que cette capacité est l’apanage unique des grandes puissances. Tous les combattants aujourd’hui sur le théâtre s’affrontent sur le terrain des ondes, à l’aide de brouilleurs, intercepteurs, ou en leurrant les réseaux de communication. La compréhension fine des émissions électromagnétiques sur le champ de bataille est donc aujourd’hui incontournable pour conférer un avantage tactique aux combattants impliqués. Cela permet d’interférer avec un guidage de missile adverse, de garantir la fiabilité des données de géolocalisation (qui pourraient être volontaire modifiées par l’adversaire, etc…), et évidemment, d’interférer avec les systèmes ennemis, par exemple en rompant leur chaîne de commandement.

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Dans ce contexte, la société BAE, à la demande de la DARPA américaine, a développé un terminal ultraportable de GE. L’idée est d’avoir un dispositif tactique portable capable de conférer à son porteur la capacité de comprendre les différents signaux de radiofréquences dans lesquels il est immergé.

Il ne s’agit pas uniquement d’électronique (même si la taille et le poids sont en l’occurrence critiques), car pour pouvoir comprendre le « champ de bataille des fréquences », il est nécessaire de disposer d’algorithmes mettant en œuvre des techniques d’analyse du signal et d’Intelligence Artificielle. Cette analyse doit être réalisée au niveau tactique, sur le terrain (au lieu de devoir communiquer les signaux et de procéder à leur analyse au niveau du poste de commandement). Cette analyse, BAE la réalise en utilisant ce que l’on appelle des algorithmes Bayésiens d’apprentissage machine. Vous trouverez sur Internet nombre d’articles expliquant cette technologie, et je me bornerai donc à dire ici qu’un algorithme Bayésien est un graphe orienté probabiliste, capable de tenir compte simultanément de connaissances a priori et de l’information contenue dans les données, et d’améliorer son analyse au fur et à mesure que de nouvelles bases de données lui sont présentées.

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Evidemment, BAE ne fournit pas beaucoup d’information sur la manière dont son algorithme fonctionne (ce qui reviendrait à donner des recettes pour le contrer), mais on peut imaginer qu’il se nourrit des informations capturées lors des missions passées. Cette même approche a d’ailleurs été implémentée par la même société, en ce qui concerne les systèmes de GE de l’avion de chasse F-35.

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Les systèmes portables de BAE seraient ainsi fournis avec une configuration initiale qui exploiterait au maximum les interceptions et formes d’ondes déjà connues, et pourraient évoluer en fonction des situations rencontrées sur chaque théâtre d’opérations (voire partager cette connaissance commune entre deux théâtres). En présence d’un signal analogue à un signal déjà vu, il pourrait adapter sa réponse (par exemple en augmentant la puissance d’émission radio si le signal adverse semble correspondre à une tentative d’affaiblissement du signal, ou en utilisant une autre portion du spectre si l’IA prédit qu’il s’agit d’une tentative de brouillage).

Et cela semble fonctionner puisque BAE annonce, lors des premiers tests, avoir pu identifier plus de 10 signaux différents, sur une grande largeur de spectre, et en présence de dispositifs de brouillage et d’interférence. On peut même imaginer dans un futur proche que cette IA soit considérablement dopée par son embarquabilité sur des processeurs spécialisés (je pense par exemple aux travaux de la jeune société française SCORTEX, aujourd’hui dans le domaine de la vision mais potentiellement dans d’autres domaines demain – si cela peut donner des idées à nos groupes industriels nationaux)

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L’idée est ainsi d’analyser la « soupe » de signaux électromagnétiques, d’en identifier les caractéristiques, d’en cibler les plus pertinents, et d’indiquer au combattant comment utiliser ses propres technologies de GE pour pouvoir les contrer ou échapper aux détections adverses.

Ce projet est intéressant car il montre la réalité de ce que les américains (et en particulier le précédent ministre américain de la Défense, Chuck Hagel et portée par le ministre adjoint de la défense, Bob Works – ci-dessous) appellent la « third offset strategy».

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La première stratégie sous l’administration Eisenhower visait à compenser la supériorité soviétique par la dissuasion nucléaire. La seconde, à la fin des années 1970, visait cette fois, à compenser la supériorité conventionnelle quantitative par l’investissement dans les technologies de l’information et le développement de doctrines et d’un complexe « reconnaissance-frappe » de précision (missiles guidés, etc.). La stratégie de 3e offset vise à assurer leur domination pure tant militaire que stratégique, et l’Intelligence Artificielle en est une composante essentielle. En multipliant le contrôle et le développement de normes sur l’IA, les Etats-Unis imposent leurs outils et leurs technologies permettant à l’IA de contribuer préférentiellement à la souveraineté américaine.

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La multiplication des initiatives mettant l’IA au cœur de systèmes militaire n’est donc pas conjoncturelle mais bien préméditée. En combinaison avec la GE, il s’agit donc bel et bien de démontrer une supériorité qui va bien au-delà de l’échelon tactique. Car comme le disait le Général Siffre dans le livre « Maître des ondes, maître du monde » : « le spectre électromagnétique est le lieu de passage et d’échange des messages chargés de secrets du pouvoir politique, économique, financier, terroriste et mafieux. Qui sera maître de ces secrets cachés sur le spectre électromagnétique sera maître du monde ».

Note: ce blog évolue – vous ne devriez plus y voir de publicités, et vous pouvez aujourd’hui y accéder par un nom de domaine plus simple: VMF214.net

 

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Oui, je sais, je parle beaucoup des projets DARPA. Mais avec plus de 3 milliards de budget, il n’est pas étonnant que des projets ébouriffants voient le jour régulièrement. Celui-ci concerne la cyberdéfense, et s’appelle PLAN-X. Et il est pour l’instant doté de 125M$/an (depuis 2012).

L’idée est de disposer d’un outil permettant, en temps réel, une navigation dans le cyberespace, une visualisation interactive des données, et l’élaboration de plans graphiques d’opérations. Comme dans les meilleurs films de science-fiction, l’opérateur de PLAN-X peut visualiser les réseaux et, le cas échéant, les intrusions en temps réel.

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L’outil est présenté par la DARPA comme un outil d’unification des systèmes de cyberattaque et de cyberdéfense, sous forme d’une interface facile d’utilisation pour les « hackers militaires américains » (je cite) et a vocation à fournir un partage de la situation tactique (situational awareness) du cyberespace d’opérations. Ouf.

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PLAN-X permet d’explorer des réseaux visuellement, et de déclencher des plans d’opération (envoi d’une sonde, scan d’un réseau, recherche de cibles ou de vulnérabilités, etc…). L’utilisateur est littéralement « projeté » dans le cyberespace, par l’utilisation de techniques de visualisation de données immersives. Il s’agit réellement d’une extension des techniques de cartographie militaire au cyberespace : un opérateur peut ainsi donner une mission de défense d’un « périmètre virtuel clé » : serveurs, routeurs, passerelles, ou toute autre zone sensible du cyberespace. Vous trouverez ci-dessous une vidéo de présentation par le chef de projet de la DARPA Frank Pound assez longue (je vous conseille de regarder la partie démo vers 28 minutes).

Pour construire leur modèle de données, les développeurs de PLAN-X  se sont inspirés du modèle CybOX, un acronyme signifiant « Cyber Observable Expressions », disponible en suivant ce lien. Il s’agit d’un langage structuré permettant de représenter des évènements cyber-observables, par exemple la création d’une clé de registre, le trafic réseau parvenant à une adresse IP donnée, etc… Le système a été notamment développé par la société américaine MITRE. PLAN-X agrège nombre de ces techniques : ainsi des standards pour échanger des informations sur les menaces Cyber comme STIX ou TAXII, ou le langage de programmation visuelle SCRATCH permettant de construire graphiquement des plans d’action.

Le développement de PLAN-X a été confié à quelques géants comme Raytheon BBN et Northrop Grumman, mais de plus petites structures ont également été sollicitées. Ainsi, le système a été adapté à des lunettes de réalité virtuelle de type OCULUS RIFT avec l’aide de deux sociétés : Frog Design et Intific.

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La démonstration permet de se projeter dans l’environnement virtuel du cyberespace en 3 dimensions, et de « tourner » autour des données (l’image ci-dessous, assez déformée, montre ce que voit l’opérateur à travers ses lunettes).

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 Après avoir été testé lors des exercices CyberFLAG et CyberGUARD en juin dernier, le système est annoncé pour une mise en service opérationnelle en 2017. Le premier objectif est de permettre à la Cyber Mission Force (CMF) de conduire des opérations coordonnées dans le cyberespace, via cet outil immersif véritablement impressionnant. Un pas de plus vers un futur à la « Minority Report ».

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Dans ce blog, on aime bien également suivre le devenir des innovations qui ont déjà fait l’objet d’un article. En l’occurrence, un petit coup de projecteur sur TALOS. Si vous vous en souvenez (voir cet article), TALOS – pour Tactical Assault Light Operator Suit – est une armure individuelle développée pour les besoins des forces spéciales américaines (US SOCOM). Elle consiste en une panoplie technologique très impressionnante censée rentrer en service en 2018, en vue d’assurer une protection balistique optimale aux fantassins.

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En particulier, TALOS possède une armure liquide intégrée, activée par champ électrique (rappel : il s’agit d’un matériau magnétorhéologique à base de nanoparticules, capable de changer son état de liquide à solide en quelques millisecondes, lorsqu’un champ magnétique ou électrique est appliqué). Lors de la conférence 2016 Special Operations Forces Industry Conference (SOFIC), l’US SOCOM est revenu sur le projet pour en donner les avancées actuelles.

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Au-delà de la protection conférée par le liquide, TALOS comprend des senseurs pour la vision augmentée du fantassin (IR, IL), un système intégrée de chauffage/refroidissement,  des capteurs permettant d’inférer l’état physique, voire des systèmes permettant automatiquement de stopper une hémorragie ou de fournir de l’oxygène. General Atomics, le célèbre fabricant de drones, est également de la partie, puisqu’il fournit un générateur hybride thermique/électrique pour l’armure. Capable de monter à 10 000 rpm (assez bruyamment), le système peut passer en « tout-électrique » pour préserver la discrétion. Il est également équipé des nouveaux moteurs de LiquidPiston (ci-dessous) pour mouvoir l’exosquelette.

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Le planning est agressif puisqu’un premier prototype devrait voir le jour pour Aout 2018 ! Le coût du programme est estimé à 80M$ – un montant que beaucoup trouvent sous-estimé. Mais le programme a donné naissance à des « spin-offs », au premier chef d’entre elles la société REVISION.

A partir des spécifications de TALOS, la société REVISION a en effet développé le Military’s Kinetic Operations Suit, un concept qui équipe le fantassin d’un exosquelette pour les membres inférieurs, et d’une colonne vertébrale rigide, pour faciliter l’emport de charges.

Le système a également un mode réfrigération incorporé, et permet de protéger le fantassin à 60% (contre 18% actuellement) des impacts de balles. Tout ceci a mené le président Obama à déclarer publiquement « nous construisons un IronMan ». Restent encore quelques grandes interrogations : le coût, le poids, l’efficacité du système énergétique, et…la facilité à utiliser son armement des deux mains, tout en contrôlant l’armure.

La société REVISION (mais a priori sans l’armure complète) sera présente la semaine prochaine lors du salon Eurosatory 2016. Pour s’inscrire, c’est gratuit (mais réservé aux professionnels et au plus de 16 ans), et c’est ici 

 

 

 

 

 

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Le combat du fantassin se situe normalement sur le terrain, plat ou vallonné, sec ou boueux, dans la végétation, ou au milieu du désert. Demain, ce même fantassin pourra évoluer tel un lézard gecko sur les parois verticales. C’est l’ambition du projet Z-Man. Parce que l’appeler « Spider Man », cela nécessiterait de verser des droits à Marvel. Il y a des limites, quand même.

Bon, on va encore m’accuser de promouvoir les américains, car il s’agit encore une fois d’un projet de la DARPA (petite incise : créons une DARPA à la Française, cela ira dans le bon sens. Il y a quelques années, cela s’appelait la DGA/DRET… nous en reparlerons). En l’occurrence, le projet consiste à permettre à un combattant de s’attaquer à des parois verticales sans risquer de chuter. Et l’inspiration vient de la Nature.

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Le lézard Gecko est une muse du biomimétisme, à savoir l’inspiration de la nature dans ingénierie. Ce lézard a déjà inspiré l’industrie par les lamelles adhésives appelées sétules, qu’ils possèdent sous les doigts (environ 1000 par patte), et qui leur permettent de grimper sur toutes les surfaces grâce aux liaisons de Van der Waals, y compris les plus lisses. Le résultat : le velcro.

La DARPA s’en est également inspirée. Elle a présenté lors de son récent « demo day » annuel l’innovation Z-Man : des dispositifs destinés à être placés sur les mains afin de permettre l’escalade de parois verticales.

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Le dispositif est réalisé grâce à des techniques de nanofabrication, par le laboratoire Draper de l’université du Massachussetts. Et le résultat est impressionnant : un testeur courageux a ainsi grimpé sur une paroi de verre, sur une hauteur de 8m, en portant une charge de 23kg. Sans glisser ni tomber.

Le matériau fabriqué est appelé geckskin. 1m2 de ce matériau est capable de supporter 300 kg sur une surface de verre. Bon, évidemment, le système imprègne un elastomère qui doit être déployé précautionneusement sur la surface. Si l’on traduit cela sur les dispositifs Z-Man, chaque « pad » (un gant imprégné porté à chaque main) doit être précautionneusement positionné sur la surface avant de bouger.

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Plus que le fantassin-gecko, le geckskin peut donc être envisagé pour équiper des robots grimpeurs capables d’attaquer des surfaces de verre ou de béton. Jusqu’à ce qu’un fantassin accepte de tester le dispositif en conditions opérationnelles…

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Un avion ? Un oiseau ? Un insecte ? Il faut dire que le nouveau bâtiment construit par la DARPA, et baptisé « Sea Hunter » la semaine dernière à Portland, intrigue. Il s’agit en fait du résultat du projet de conception d’une plate-forme robotisée anti-sous-marine « Anti-Submarine Warfare Continuous Trail Unmanned Vessel » ou ACTUV.

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L’idée consiste à développer un drone chasseur de sous-marin, capable d’opérer dans une zone littorale donnée en toute autonomie. Construit par LEIDOS (ex société SAIC), le Sea Hunter est un engin capable de détecter un sous-marin diesel, de foncer sur sa cible avec une vitesse de pointe de 27 nœuds (50 km/h environ) pour identifier et reconnaître le submersible. L’engin n’est pas armé : l’objectif est de traquer et débusquer les sous-marins suspects, et de passer, le cas échéant, le relais à d’autres intercepteurs qui restent en contact avec le Sea Hunter par liaison satellitaire.

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Pour ce faire, le Sea Hunter est équipé de deux pods sonars actifs/passifs à moyenne fréquence capables de délimiter la zone de recherche. Une fois celle-ci identifiée, ce sont deux sonars haute fréquence situés sur la coque qui prennent le relais pour affiner la détection, puis enfin un réseau de magnétomètres et un sonar final de très haute fréquence permettent de déterminer la signature acoustique de la cible.

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Mais ce qui est impressionnant, c’est que malgré son apparence de trimaran High-Tech, rien n’est prévu pour accueillir la moindre présence humaine à bord :  des coursives très étroites ne servant que pour la maintenance, pas de quartiers pour un équipage, et même les rares panneaux de contrôle prévus sur le pont ne sont là que pour permettre, le temps des tests à la mer, aux ingénieurs de monter à bord. Le navire de 40m de long ne fait que 3,5m de large : c’est un robot flottant. Mais il y a quand même une climatisation à bord. Pas pour des marins : pour refroidir les serveurs C4N qui constituent le « cerveau » du Sea Hunter.

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Et ce cerveau ne se limite pas à la chasse : même en cas de perte de contact, et à partir des données radar et images (il est muni de caméras) le Sea Hunter est capable de poursuivre en toute autonomie sa mission, en respectant les règles de navigations COLREGS anti-collision (International Regulations for Preventing Collisions at Sea) et ce de manière adaptative. En gros, s’il croise un autre navire, il est capable, en fonction des caractéristiques identifiées de ce dernier et selon la régulation, d’estimer qui doit céder le passage (évidemment, en dernier recours, un système anti-collision prend le relais automatiquement).

Capable de se maintenir par force 7, le Sea Hunter pèse un peu plus de 100 tonnes et peut patrouiller jusqu’à 9000 milles nautiques à une vitesse de 15 nœuds. Le Sea Hunter est conçu pour chasser en meute : plusieurs robots peuvent ainsi patrouiller une même zone de manière collaborative.

Pour un coût de construction de 20 millions de $ et un coût d’opération d’environ 20 000$ par jour, il s’agit donc d’une arme impressionnante et performante, qui vient donc d’effectuer ses premiers essais à la mer. Et plus qu’un insecte ou un navire, le ministre délégué de la Défense américain Robert Work compare cet engin (je n’invente rien) à un « oiseau de proie Klingon ».

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Il est évident que dans les applications militaires de la robotique de théâtre, la discrétion du robot joue un rôle essentiel. Au-delà du bruit (rédhibitoire aujourd’hui pour certains prototypes comme je le mentionnais dans cet article), il y a également l’apparence visuelle. Des chercheurs de l’université de Cornell aux Etats-Unis et de l’Institut italien de Pontedera viennent de publier une innovation dans le journal Science, réalisée grâce, en partie, à un financement conjoint de l’US Air Force et de l’US Army. Il s’agit d’une « peau extensible électroluminescente » inspirée par la peau des céphalopodes.

En effet, on connait depuis longtemps les capacités impressionnantes du poulpe ou de la seiche en termes de mimétisme : les céphalopodes ont la faculté de changer leur coloration afin d’imiter le terrain pour échapper à leurs prédateurs (ce que l’on appelle l’homochromie). Cette habileté à changer efficacement de couleur de tégument repose sur deux capacités : la capacité visuelle à analyser très rapidement leur environnement (donc à percevoir de très faibles variations d’intensité lumineuse et de nuances), et la présence de chromatophores, organes spécialisés neuromusculaires, contenant des pigments dont ils gèrent la répartition. Le résultat est plus qu’impressionnant (voir ci-dessous) :

Les chercheurs se sont donc inspirés de cette capacité pour développer une « peau électronique » capable de changer de couleur et de sentir les variations de pression. Pour ce faire, ils ont conçu un système de sandwich : gel en silicone à l’extérieur, emprisonnant deux électrodes extensibles et transparentes, et une couche de phosphore électroluminescent capable d’émettre une lumière colorée. La couleur dépend des additifs ajoutés au phosphore : du cuivre pour une lumière bleue, du magnésium pour le jaune, par exemple.

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En variant le nombre, la direction, la couleur et la superposition de ces « chromatophores artificiels », il devient possible d’émettre une lumière composée, et des motifs permettant de s’adapter à l’environnement. Comme la peau est extensible et déformable, le procédé semble effectivement prometteur.

L’idée est de développer des « robots souples » capables de changer d’apparence en cohérence avec leur environnement. D’autres chercheurs s’y étaient employés avec des succès plus… discutables (et notamment pour une fois, la DARPA et son concept de « peau liquide » développée avec Harvard University dans laquelle des colorants sont injectés pour en modifier la couleur. Bof.

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La vidéo ci-dessous montre le process. Amusant, mais on en voit tout de suite les limites.

Outre le camouflage, on peut imaginer qu’un revêtement comme celui développé par Cornell, appliqué sur un robot militaire puisse permettre d’afficher, le cas échéant, des marqueurs permettant de l’identifier, voire de forcer la visualisation de son statut. Un robot de garde deviendrait d’un rouge agressif après détection d’un intrus, ce qui aurait un rôle potentiellement dissuasif. Il pourrait également changer de couleur lorsqu’il est touché, la peau étant capable de détecter la pression. Un bon exemple de biomimétisme, avec évidemment tous les fantasmes qui vont avec…