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L’Université de Tel-Aviv développe un robot qui s’oriente comme une chauve-souris

L'étudiant de maitrise Itamar Eliakim a construit, sous la direction conjointe du Dr. Gabor Kosa de l'École de génie mécanique de l’Université de Tel-Aviv, et du Prof. Yossi Yovel du Département de Zoologie et de l'Ecole des neurosciences de l'Université, le premier robot terrestre au monde qui s'oriente par la détection de l'écho (écholocation), à la manière des chauves-souris. ‘Robat’, robot révolutionnaire totalement autonome résout l'un des problèmes les plus complexes du monde de la robotique, tout en apportant un éclairage nouveau sur la vie des vraies chauves-souris.

Robot chauve sourisLes résultats du projet, soutenu par le Ministère de la Science israélien, ont été publiés le 6 septembre 2018 dans la revue PLOS Computational Biology.

« Robat » (de ‘robot’ et ‘bat’, ‘chauve-souris’ en anglais), en hébreu « Robotalef » (‘chauve-souris’ se dit ‘Atalef’ en hébreu), fruit de la coopération de l’Ecole de génie mécanique et du Département de zoologie, imite le système utilisé par les chauves-souris pour s’orienter: elles produisent des sons et écoutent leur écho pour localiser les éléments de leur environnement, résolvant ainsi de manière permanente et avec une facilité impressionnante l'un des problèmes les plus complexes de la robotique. De nombreux modèles théoriques ont été proposés pour expliquer comment elles le font, mais jusqu'à présent, peu de tentatives ont été réalisées pour construire un véritable robot-sonar dans la pratique.

Un projet interdisciplinaire 

« A notre connaissance », comment le Prof. Yovel, « Robat est le premier robot autonome dans le monde utilisant le modèle biologique des chauves-souris pour se déplacer et cartographier l'environnement par le seul moyen de l'écholocation. Cette technologie, qui imite la biologie de la chauve-souris, possède un grand potentiel dans le domaine de la robotique. Il s'agit d'un projet interdisciplinaire particulier, qui a vu le jour grâce au projet de recherche d’Itamar Eliakim réalisé en co-tutelle entre le Dr. Gabor Kosa en génie mécanique et moi-même au Département de zoologie ».

yossi yovel 1Robat, dont la construction a duré environ deux ans, est muni d'un haut-parleur à ultrasons qui imite la bouche de la chauve-souris et émet des sons dans des fréquences qui lui sont typiques. Il est également équipé de deux "oreilles", qui sont des microphones qui perçoivent les fréquences ultrasoniques. Robat se déplace dans des environnements inconnus en plein air, en s'orientant en temps réel uniquement grâce aux sons. Il repère les limites des objets dans l'espace, les catégorise à l'aide de son ordinateur et construit ainsi une carte précise de son environnement tout en évitant les obstacles.

 Vers des robots multi-sensoriels

« Les robots existant aujourd'hui s'orientent essentiellement grâce au sens visuel, à l’aide de caméras et d’un laser », explique le prof. Yovel. « Nous avons prouvé qu'on pouvait également réaliser des choses intéressantes avec un sonar. La vue est un sens formidable, mais qui présente des inconvénients, par exemple lorsque le robot doit s’orienter dans l'obscurité, la poussière ou la fumée, comme c'est le cas sous des décombres ou pendant un incendie. De plus, les murs vitrés, par exemple, trompent les robots, qui ont également du mal à voir à travers des obstacles comme les buissons.  Robat, lui, traverse tout simplement le buisson, car il peut entendre à travers les feuilles. Cette technologie pourra avoir de grandes ramifications pour le développement de robots multi-sensoriels, à l’image des humains ».

Itamar EliakimEnfin, affirme le Prof. Yovel, Robat apporte également un autre éclairage sur la vie des vraies chauves-souris: « Notre un projet s’inspire de la biologie. Si nous avions voulu construire une machine parfaite, nous l’aurions construite différemment. Par exemple, avec davantage d'oreilles. Mais nous nous sommes limités aux chauves-souris telles qu'elles sont dans la nature, et en tant que zoologue, je dois dire que nous avons également appris des choses sur elles. C'est une chose que de travailler avec des simulations informatiques, et une autre que d'essayer de ‘construire’ une chauve-souris à partir de zéro. Le robot nous aide à mieux comprendre les priorités sensorielles de l’animal et la manière dont il décode les signaux en temps réel ».

Itamar Eliakim et le Prof. Yovel travaillent actuellement à améliorer Robotalef. « On peut encore obtenir des algorithmes beaucoup plus précis », explique le Prof. Yovel. « De plus, nous avons déjà commencé à travailler à la construction d'un groupe de robots qui s'orienteront ensemble, comme c’est le cas de certaines espèces de chauves-souris dans la nature. Et bien sûr, nous travaillons aussi pour que le robot vole comme une véritable chauve-souris ».

 

Cet article a été publié sur Siliconwadi.fr 

Bientôt un Institut pour le transport intelligent à l'Université de Tel-Aviv

Un institut de recherche pour le transport intelligent, premier du genre en Israël, sera créé prochainement à l'Université de Tel-Aviv. Il portera le nom de Shlomo Shmeltzer, fondateur du groupe Shlomo, principal conglomérat dans le secteur de l'automobile en Israël, et sera financé par un don de la Fondation familiale créée en sa mémoire.

transports intelligents2Le nouvel institut favorisera la recherche et le développement d'applications avancées dans le domaine du transport intelligent et servira de point de rencontre et de base de données pour les chercheurs de toutes les disciplines. Il organisera de plus une conférence annuelle qui rassemblera les meilleurs chercheurs, développeurs et acteurs clés du marché, afin d'encourager la coopération entre l'université, l'industrie, le secteur public et le secteur tertiaire. En outre, la Fondation familiale pour la commémoration de Shlomo Shmeltzer accordera des bourses d'études à des stagiaires et des doctorants dont le domaine d'étude est lié au transport intelligent.

Favoriser la coopération entre les chercheurs, l'industrie et le  secteur public

L'institut sera géré par le Dr. Tal Raviv, le Prof. Michal Tsur et le Prof. Irad Ben-Gal du Département de génie industriel de l'Université de Tel-Aviv. "Le but principal de l'Institut est d'encourager la recherche", explique le Dr. Raviv, qui dirigera l'institut. "La Fondation Shmeltzer accordera des bourses d'études à des étudiants de toutes les unités du campus et attribuera un prix annuel pour des recherches exceptionnelles. L'Institut œuvrera également à créer les conditions d'une coopération entre les chercheurs universitaires et les organismes de l'industrie et du secteur public. La conférence annuelle nationale sur le transport intelligent qui se tiendra à l'université sera l'un des moyens de cette politique ".

talravivSelon le Dr. Raviv, le nouvel Institut du transport intelligent comblera un déficit de base concernant les données disponibles dans le domaine: "La recherche sur les transports nécessite l'utilisation de données sur l'infrastructure routière, les transports publics, l'utilisation des terres, la demande de déplacements, etc. Ces données ne sont pas toujours disponibles pour les chercheurs. Google, par exemple, vend des données sur les temps de déplacement des utilisateurs de ses produits, mais à un prix inaccessible pour un chercheur isolé. L'Institut va donc acquérir l'accès aux données conjointement et les concentrera dans une base de données à l'usage des chercheurs de l'université".

irad ben galPour le professeur Irad Ben-Gal, qui dirigera le laboratoire d'intelligence artificielle et d'analyses commerciales de l'Institut: "La recherche dans le domaine du transport intelligents regroupe au moins trois disciplines différentes. La première porte sur de la recherche opérationnelle et les mathématiques appliquées, et son but est l'optimisation des systèmes complexes, tels que les systèmes de transports en communs qui impliquent des milliers de véhicules et des millions d'utilisateurs. La deuxième concerne la science des données, principalement l'élaboration de méthodes d'analyse des masses d'informations collectées sur les véhicules, à partir des différents capteurs disséminés dans les villes et des Smartphones des utilisateurs eux-mêmes. La troisième traite des sciences du comportement et du facteur humain : comment construire des applications efficaces et faciles à utiliser; car en fin de compte, l'objectif final est l'amélioration de la qualité de la vie. Le nouvel institut, sous la direction du Dr. Tal Raviv, un des principaux experts en transport, coordonnera la recherche interdisciplinaire en collaboration avec des chercheurs de tous ces domaines, le groupe Shlomo et d'autres facteurs de l'industrie et du gouvernement".

"Un moteur de croissance important pour l'avenir de l'économie israélienne"

"Avec l'apparition des voitures électriques, le développement des véhicules autonomes, la révolution dans la consommation des transports collectifs et dans la location privée, le monde de l'automobile connait aujourd'hui des transformations qui changent sa réalité", constate Asi Schmeltzer, président du groupe Shlomo. "Nous croyons qu'Israël, en tant que puissance du monde des start-up et du high-tech, doit être à la pointe de la technologie. Par ailleurs, il est naturel qu'un institut de transport intelligent en Israël porte le nom de celui qui a été à l'origine du plus grand groupe automobile du pays. La coopération entre le groupe Shlomo et  l'Université de Tel-Aviv reflète le lien entre l'excellence de la recherche universitaire et celle de la gestion et de l'industrie. Israël doit lutter pour son statut de pionnier dans le domaine des transports intelligents. Cela pourra être un moteur de croissance important pour l'avenir de l'économie israélienne".

Des chercheurs de l'Université de Tel-Aviv ont développé une Smartwatch capable d'authentifier les signatures manuscrites

Alona Levy, étudiante en maitrise du Département de génie industriel de l'Université de Tel-Aviv a développé, sous la direction du Dr. Erez Shmueli, et en collaboration avec le Prof. Yuval Alovitz de l'Université Ben Gourion et son doctorant Ben Nassi, un logiciel qui permet aux montres intelligentes de vérifier l'authenticité de la signature manuscrite de ceux qui les portent.

smartwatchLa signature sur surface numérique ou à l'aide d'un stylo électronique remplace de plus en plus souvent la signature manuscrite, mais elle ne peut être utilisée dans le cas de contrats, ni pour les chèques, reçus et autres documents officiels. Dans ces exemples le problème de la falsification subsiste. Le nouveau logiciel va pouvoir transformer n'importe quel Smartwatch en un authentificateur de signatures manuscrites en temps réel.

D'après les chercheurs, une personne sur six utilise déjà une Smartwatch, et le marché devrait atteindre 373 millions d'appareils en 2020. La montre intelligente constitue donc un support pratique et disponible pour le nouveau logiciel. Celui-ci a été testé avec succès sur 66 étudiants de premier cycle de l'Université de Tel-Aviv, qui ont été invités à fournir 15 échantillons de leur signature personnelle sur une tablette Samsung, en utilisant le stylo numérique de l'appareil et alors qu'ils portaient une montre intelligente de type Microsoft Band au poignet de la main qui écrit.

ErezShmueliOn leur a ensuite présenté une série de signatures d'un autre étudiant, en leur demandant de s'entrainer à la falsifier. Les résultats ont été encourageants à la fois dans le cas de la falsification qualifiée, tentative délibérée de copier la signature de quelqu'un, et dans celui de la falsification aléatoire, fait d'écrire son nom ou un nom inventé à la place du nom de quelqu'un d'autre.

Le logiciel, basé sur des algorithmes d'apprentissage automatique mis au point par l'équipe de recherche, utilise les données correspondant aux mouvements du poignet détectés par les capteurs de la montre, accéléromètres ou gyromètres, pendant le processus de signature et a appris à distinguer entre les signatures authentiques et les fausses.

L'utilisation d'un dispositif porté sur le poignet, Smartwatch ou montre cardio présentent des avantages par rapport aux autres appareils, car il mesure les mouvements de l'ensemble du poignet et pas seulement d'un seul doigt ou de l'avant-bras. Des études récentes avaient déjà examiné la possibilité d'utiliser des données de mouvement pour identifier les utilisateurs, mais il s'agit de la première application de cette option aux signatures manuscrites.

Les chercheurs ont déposé une demande de brevet sur le logiciel.

 

Cet article a été publié sur Siliconwadi sous le titre: "UTA: une Smartwatch capable d'identifier les signatures manuscrites"

Le premier robot humanoïde israélien développé à l'Université de Tel-Aviv

Baxter, le premier robot industriel et social israélien va être programmé au laboratoire de recherche sur la curiosité du Dr. Goren Gordon du Département d'ingénierie industrielle de l'Université de Tel-Aviv. Conçu à l'origine pour remplacer les personnes dans leurs tâches ennuyeuses et monotones, il va être reprogrammé en "bébé curieux" qui explore son environnement, pour éclairer notre compréhension du processus d'apprentissage humain, et améliorer la robotique du futur.

gordon baxter580Baxter, un robot avec une tête et des bras était destiné à des travaux d'usine  quotidiens répétitifs ou monotones, comme de déplacer des objets d'un endroit à un autre toute la journée. Récemment arrivé au laboratoire de recherche du Dr. Gordon à l'Université de Tel-Aviv, il va être muni d'un nouveau logiciel, qui lui promet des jours meilleur, et devenir un robot social, c'est-à-dire conçu pour être en interaction avec des humains.

Baxter possède un écran sur lequel on peut projeter un visage avec des expressions, voir ce qu'il regarde, et quand il sourit. Le Dr. Gordon prévoit de tirer parti de ses caractéristiques particulières de plusieurs manières. " Je vais d'abord le programmer pour être curieux comme un bébé qui explore son environnement" explique-t-il. "Comme il a deux mains et est muni d'une caméra, il peut essayer de découvrir les objets autour de lui et d'en apprendre davantage sur eux. Comme il a un visage, il va éveiller des réactions chez les personnes de son entourage et pourra donc se renseigner sur le comportement social. Robot industriel, il est incassable, et peut, comme un bébé, rester éveillé pendant de nombreuses heures et apprendre sans interruption".

Apprendre tout à partir de zéro grâce à un algorithme 

"Baxter est également conçu pour travailler avec les gens. Je vais étudier  comment il peut investiguer le comportement des personnes qui l'entourent et améliorer ses interactions avec elles. Grâce à son visage, il peut "tester" les réponses humaines à diverses expressions et gestes et apprendre quelles sont ceux qu'il doit adopter pour obtenir certaines réactions. Comme il a des mains, il peut apprendre par l'expérience comment bouger les objets de manière optimale, et par la suite l'enseigner aux gens ".

Baxter a rejoint les autres robots déjà actifs au laboratoire de curiosité, dont le Meccanoid programmable de la société Meccano, surnommé  Curious George du nom du petit singe fouineur de la littérature enfantine (George le petit curieux) offert au laboratoire par la compagnie de jouets Spin Master, et cinq petits robots de type Lego Mindstorm EV3, qu'on peut construire et assembler selon les besoins.

" La curiosité est un désir intérieur d'apprendre le plus possible et un comportement accompagnant ce désir. Nous avons développé un logiciel de curiosité que nous introduisons dans tous les robots qui arrivent au laboratoire " explique le Dr. Gordon. " Le but du travail avec les robots est de comprendre ce qu'est la curiosité humaine et comment elle peut être décrite mathématiquement, de sorte que les robots puissent apprendre eux-mêmes cette fonction. Nous développons des modèles mathématiques de comportement curieux, créons des équations qui évaluent et testent les différents niveaux de curiosité, et nous les appliquons à nos robots pour les faire se comporter comme des bébés curieux ".

Ainsi Baxter va-t-il explorer le monde autour de lui pour la première fois. "Le but est qu'il apprenne tout à partir de zéro, comme un bébé. Peu à peu, au moyen de l'algorithme de la curiosité que nous avons développé, il va découvrir son corps, apprendre à jouer avec des jouets et à générer des interactions avec les gens".

 

Sur la photo: le Dr. Goren Gordon et le robot Baxter.

Les chercheurs de l'Université de Tel-Aviv ont créé une nouvelle matière qui donne un espoir aux amputés

Le Dr. Yair Shokef, et son groupe de recherche de l'École de génie mécanique de l'Université de Tel-Aviv ont conçu une nouvelle "matière intelligente" à structure variable capable de s'ajuster parfaitement aux surfaces irrégulières, particulièrement adaptées aux applications qui demande un ajustement précis au corps humain. Selon les chercheurs, le nouveau méta-matériau pourra améliorer les prothèses sur mesure destinées aux amputés, ainsi que la fabrication des robots souples et certaines technologies vestimentaires.

MetamateriauL'étude, publiée hier dans la revue Nature a été réalisée en collaboration avec les Dr. Corentin Coulais, Koen de Reus et Martin van Hecke de l'Institut Leiden aux Pays-Bas.

"Les méta-matériaux sont des matériaux intelligents conçus par l'homme, qui n'existent pas dans la nature", explique le Dr. Shokef. "Contrairement aux matériaux 'normaux' dont les caractéristiques sont déterminées par leur composition chimique (atomes et molécules), les propriétés physiques des méta-matériaux découlent de leur structure spatiale. En d'autres termes, les caractéristiques d'un méta-matériau proviennent de la manière dont sont assemblés les "blocs de construction" nanométriques particuliers qui le composent. Dans notre nouvelle étude, nous avons développé un méta-matériau révolutionnaire en trois dimensions et à structure variable, possédant un énorme potentiel d'applications ".

Yair shokefLes chercheurs ont choisi de se concentrer sur les propriétés mécaniques des méta-matériaux, et en particulier la flexibilité. "Tous les méta-matériaux développés à ce jour étaient homogènes et possédaient une structure périodique, c'est-à-dire un motif de base qui se répète systématiquement. Nos collègues des Pays-Bas ont réussi à développer des nano-blocs en forme de cubes creux, possédant une flexibilité maximale. En utilisant des outils informatiques, nous avons construit à partir de ces cubes des structures en trois dimensions, programmées 'à la demande'. En plaçant ces blocs de manière ingénieuse au sein de la structure on parvient à créer sur sa surface extérieure n'importe quel relief composé de saillies et de cavités ".

Grâce à sa structure non périodique le nouveau méta-matériau convient particulièrement aux interfaces avec des surfaces biologiques en mouvement, non uniformes par nature, comme celles qui composent le corps humain. Il pourra par exemple être utilisé dans l'avenir pour fabriquer des prothèses qui s'ajustent avec la plus grande précision possible sur les membres amputés, améliorant ainsi les sensations des handicapés et leur activité. D'autres utilisations sont attendues dans le domaine de la robotique souple, ainsi que pour les dispositifs vestimentaires qui doivent être ajustés au corps avec précision pour fonctionner de manière optimale.

A également participé à la recherche le doctorant Eial Teomy de  l'École de génie mécanique de l'Université de Tel-Aviv.

 

Cet article a été publié sur Siliconwadi.fr sous le titre: "Invention d'un nano-matériau ajustable au corps humain", le 29.07.2016.

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