Des robots aquatiques pour surveiller l'impact du changement climatique sur la lagune de Venise

Le changement climatique, la pollution, le tourisme de masse et les espèces invasives font des ravages dans les grandes zones lagunaires comme Venise. Pour aider à surveiller, et atténuer, l’impact de ces facteurs sous l’eau, un projet financé par l’UE utilise une flotte de robots aquatiques autonomes. Les chercheurs peuvent donc désormais prendre plusieurs mesures simultanées à différents endroits, ce qui sera extrêmement utile dans la lutte contre le changement climatique.

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Published: 15 September 2020  
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Des robots aquatiques pour surveiller l'impact du changement climatique sur la lagune de Venise

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© adisa #316843808, source:stock.adobe.com 2020

Venise est synonyme de canaux. Mais la prochaine fois que vous visiterez «La Serenissima» à bord d’une gondole romantique, vous pourriez être tenté(e) de garder un œil sur les robots nageurs. En effet, une équipe de chercheurs du projet subCULTron, financé par l’UE, a «lâché» une flotte de plus de 120 robots aquatiques dans la lagune de Venise.

Même si la situation semble sortie tout droit d'un scénario de science-fiction, ces robots autonomes peuvent jouer un rôle fondamental dans les efforts de la ville visant à atténuer les effets du changement climatique et de la pollution.

«Le changement climatique, la pollution, le tourisme de masse, les espèces invasives ne représentent que quelques-uns des défis critiques auxquels sont confrontées la lagune de Venise», indique Ronald Thenius, chercheur à l’université de Graz en Autriche et membre de l’équipe subCULTron. «Les nouveaux défis exigent de nouvelles solutions, et, pour nous, le moyen le plus efficace de résoudre ces défis particuliers repose sur les robots.»

Une flotte de robots sous-marins

Le principal objectif du projet consistait à mettre au point un outil de pointe pour surveiller les environnements sous-marins des grandes zones lagunaires comme Venise. Toutefois, contrairement aux systèmes de surveillance traditionnels, le système subCULTron entendait fournir une surveillance distribuée sur le plan spatial. Cela signifiait qu’il devait pouvoir prendre des mesures à plusieurs endroits différents de manière simultanée et sur une très longue période. Pour y parvenir, les chercheurs se sont appuyés sur un grand groupe, ou plutôt une flotte, de robots relativement petits et bon marché.

«Cette “approche basée sur une flotte” contraste radicalement avec la pratique plus courante consistant à utiliser un grand robot, qui s'avère forcément onéreux», indique M. Thenius. «Notre approche nous permet de prendre plusieurs mesures en même temps, à différents endroits, et permet à la flotte de robots d’agir en toute autonomie et de manière décentralisée.»

Selon M. Thenius, c’est cette architecture auto-organisée unique qui permet au système robotique de ne pas se contenter de prendre simplement des mesures, mais également d’y réagir. Ainsi, si le système détermine qu’une certaine mesure n’est plus nécessaire, il peut automatiquement repositionner certains robots à un endroit plus intéressant ou modifier le taux d’échantillonnage à appliquer dans différentes zones.

Moules, poissons et nénuphars

Le système subCULTron se compose de trois types différents de robots: aMussel (semblable à une moule), aFish (à un poisson) et aPad (à un nénuphar). «Les aMussels incarnent la mémoire collective à long terme du système, permettant aux informations de perdurer au-delà de la durée d’exécution des autres types de robots», explique M. Thenius. «Ces moules surveillent l’habitat naturel des poissons de la lagune, notamment les agents biologiques comme les algues et les bactéries.»

Les aPads, quant à eux, flottent à la surface de l’eau à l’instar d’un nénuphar. Ces robots font office d’interface du système avec la société humaine, en fournissant de l’énergie et en délivrant des informations issues du monde extérieur à la flotte de robots. C'est entre ces deux couches que nage aFish, un poisson artificiel qui se déplace dans l’eau pour surveiller et explorer l’environnement, et envoyer les informations recueillies aux moules et aux nénuphars.

«Dès que la flotte “décide” qu’un endroit mérite plus d’attention, plusieurs aMussels feront surface et seront transportées vers cette nouvelle zone d’intérêt par le biais d’un aPad», commente M. Thenius. «La flotte peut ainsi se déplacer à travers la lagune et étudier les différents phénomènes de manière totalement autonome.»

Alimentés par la boue

Outre les robots proprement dits, l’autre résultat notable du projet réside dans la manière innovante dont ils sont alimentés en énergie: la boue. «La validation de ce concept inédit, grâce auquel un robot autonome peut fonctionner uniquement à l’aide de piles à combustible microbiennes (MFC pour microbial fuel cell), constitue une avancée majeure», indique M. Thenius.

Une MFC est un système bioélectrochimique qui crée un courant électrique à l’aide de bactéries et d’un oxydant à haute énergie, comme l’oxygène trouvé dans la boue au fond des lagunes.

«Même si cette technologie a été auparavant testée en laboratoire, subCULTron a été le premier à démontrer qu’elle peut être utilisée sur le terrain par la robotique autonome», conclut M. Thenius. «Cette avancée majeure ouvre la voie à un éventail de nouveaux types de technologies et d’innovations prometteuses!»

Détails du projet

  • Acronyme du projet: SubCULTron
  • Participants: Autriche (coordinateur), Belgique, Croatie, France, Allemagne, Italie
  • Numéro du projet: 640967
  • Coût total: EUR 3 987 650
  • Contribution de l'UE: EUR 3 987 650
  • Durée: d’avril 2015 à août 2019

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