À la croisée de la robotique et de l’apprentissage automatique

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Le lauréat Marco Hutter en compagnie de Max Rössler. (Image : ETH Foundation / A
Le lauréat Marco Hutter en compagnie de Max Rössler. (Image : ETH Foundation / Alessandro Della Bella)
Avec Marco Hutter, c’est un pionnier de la robotique mobile qui remporte cette année le prix Rössler. Il s’agit du prix de recherche le mieux doté de l’ETH Zurich.

Il y a dix ans, ils pouvaient à peine se déplacer. Aujourd’hui, les robots marcheurs autonomes de Marco Hutter et de son équipe transforment tout un secteur - et à l’avenir, ces robots très mobiles devraient aider aux travaux de recherche et de sauvetage, voire explorer d’autres planètes. Le professeur du département de génie mécanique et de génie des procédés de l’ETH Zurich reçoit le prix Rössler de cette année pour ses recherches. Il s’agit d’un jalon, voire d’une victoire d’étape sur le chemin qui, pour Hutter, a commencé par une question simple : "Comment devons-nous construire les robots pour qu’ils puissent se déplacer sur n’importe quel terrain comme un homme ou un animal ?"

Il est rapidement apparu que les jambes devaient remplacer les chenilles ou les roues motrices. Cette réponse a toutefois soulevé la question de l’aspect et du fonctionnement d’un tel entraînement des jambes pour un robot. "Nous nous sommes donc penchés sur le développement de nouveaux concepts d’entraînement et de commande, alors qu’au départ, les robots ne pouvaient rien faire et étaient loin d’être utiles", explique Hutter.

Des robots qui grimpent sur les obstacles - et bien plus encore

Au fil des années, les technologies n’ont cessé d’évoluer, de sorte que les robots sont aujourd’hui capables de naviguer sur les terrains les plus difficiles et peuvent être utilisés dans le monde réel. Marco Hutter cite des exemples : "Nos robots marcheurs sont aujourd’hui utilisés commercialement pour des travaux d’inspection industrielle et nous explorons de nouvelles capacités qui permettront à l’avenir des missions d’exploration ou de sauvetage dans des environnements complètement inconnus".


Pour ce faire, l’équipe de Marco Hutter mise depuis des années sur l’intelligence artificielle : grâce à l’apprentissage automatique, on apprend au robot à comprendre l’environnement et à interagir avec lui. Lorsque le robot marcheur se trouve face à un obstacle, il reconnaît à l’aide d’une caméra et d’un réseau neuronal artificiel de quel type d’obstacle il s’agit. Il exécute alors les mouvements qu’il a appris auparavant lors de son entraînement comme étant prometteurs. Presque comme un chien avide de connaissances. Il n’est donc pas étonnant que le robot à quatre pattes s’appelle "ANYmal" - un mot artificiel composé de "partout" (anywhere en anglais) et "animal" (animal en anglais).

La recherche fondamentale menée par l’équipe de Hutter ne trouve pas seulement des applications dans le domaine de la robotique de marche : "Nous utilisons aujourd’hui les technologies de l’autonomie, de la perception de l’environnement ou de l’apprentissage automatique pour la régulation, par exemple pour l’automatisation des machines de dragage et des machines forestières, pour les robots dans l’agriculture ou pour les tâches logistiques", ajoute Hutter.

Une distinction pour un pionnier

Les travaux de Hutter sur la mobilité et l’autonomie des robots guidés par l’IA ont fondamentalement changé la recherche en robotique et ont contribué à ancrer l’ETH Zurich en tant que leader mondial de la robotique. C’est pour eux que Hutter reçoit le prix Rössler cette année. Cette distinction ne récompense pas seulement ses performances scientifiques pionnières - le système révolutionnaire de contrôle de la locomotion basé sur l’apprentissage automatique est aujourd’hui un standard développé à l’ETH. Le prix salue également le niveau élevé atteint par Hutter dans les domaines du transfert de technologie, de l’entrepreneuriat et des initiatives communautaires et de projet. Hutter a réussi à "tisser un vaste réseau de coopération", explique Joël Mesot, président de l’ETH Zurich. "C’est un grand honneur d’être récompensé par le Prix Rössler 2024. J’ai fait la connaissance de M. Rössler il y a plus de dix ans, alors que je n’en étais qu’au début de mes recherches. À l’époque, je n’aurais jamais pensé recevoir un jour une telle distinction", déclare Marco Hutter.

Créativité et connaissances interdisciplinaires

Hutter s’est intéressé très tôt à la manière dont les machines sont construites et dont les mécanismes fonctionnent. Il n’est donc pas étonnant qu’il ait été attiré par l’ETH Zurich, où il a déjà rédigé son travail de bachelor sur la microrobotique, suivi d’un travail semestriel et d’un stage industriel sur les systèmes de régulation. En raison de ses excellentes performances au cours de ses études de bachelor, il a reçu l’une des premières bourses d’excellence de la Fondation de l’ETH pour son master. Hutter a rédigé son mémoire de master dans le domaine de la modélisation et de la robotique de marche auprès de Roland Siegwart, professeur de systèmes autonomes.


Il a ainsi acquis des compétences importantes pour explorer de nouvelles questions dans le domaine de la robotique. "Quand on me demande ce que je fais, je réponds souvent : jouer pour les adultes. Je pense qu’on a besoin de l’aspect ludique pour développer de nouvelles idées de manière créative - et en même temps, le travail est très amusant", explique Hutter. De solides connaissances théoriques de base sont indispensables, que ce soit en mathématiques, en technique de régulation ou en apprentissage automatique. La robotique, justement, est un domaine interdisciplinaire. "Nous travaillons avec des scientifiques de l’environnement, des architectes, des géologues, des experts du secteur de la construction et de nombreuses autres disciplines. C’est ce qui rend le travail très intéressant. Il faut être ouvert et capable de travailler de manière interdisciplinaire", ajoute-t-il.

"Marco Hutter est une figure connue de la communauté scientifique mondiale et une personne aux qualités d’homme d’action".

Transfert de technologie et esprit d’entreprise

Il y a dix ans, Marco Hutter a reçu une bourse Pioneer de l’ETH Foundation et a ainsi fondé, avec son équipe de chercheurs, la start-up ANYbotics de l’époque. Le Pioneer Fellowship a contribué à faire passer la technologie des robots marcheurs du stade de la recherche à celui de l’application commerciale. Le transfert de technologie de la science à la pratique est un élément important dans le travail de Hutter. Il ne se limite pas à la recherche théorique, basée sur des simulations ou des concepts, mais va au-delà de la preuve de concept et présente des solutions qui fonctionnent dans des scénarios réalistes. Ainsi, Hutter est titulaire de six brevets et a développé un fort esprit d’entreprise au sein de son groupe, qui a donné naissance à huit spin-offs de l’ETH jusqu’à présent.

"C’est agréable de voir que notre travail n’a pas seulement une importance scientifique, mais qu’il a aussi un impact plus large sur la société et l’économie, notamment par le biais des start-ups".


Un exemple actuel de vérification de la réalité Le robot peut, sur commande, prendre une pomme sur la table et la servir au repas, ouvrir une porte ou aller chercher quelque chose dans la boîte aux lettres. Jusqu’à présent, une personne supplémentaire était toujours nécessaire pour effectuer de telles tâches.

Cela ouvre de nouvelles possibilités pour l’autonomie et l’autodétermination des personnes souffrant de handicaps physiques, et les exemples de ce type se multiplient. Mais Hutter tempère quelque peu les attentes : malgré ces progrès, les systèmes restent encore très simples par rapport aux humains ou aux animaux. "L’objectif est donc d’associer de plus en plus les robots à une meilleure compréhension de leur environnement. Un robot dans un bâtiment doit par exemple savoir ce qu’est une porte et comment elle fonctionne, ou que pour aller chercher une pomme, il doit probablement se rendre à la cuisine", ajoute Hutter.

Du déminage à la planète Mars

Marco Hutter et son équipe s’engagent intensivement dans différents domaines où ils peuvent utiliser leurs systèmes, souvent dans des zones trop dangereuses pour l’homme, comme lors du déminage de l’ancien dépôt de munitions de Mitholz.

Cela fait longtemps que Hutter nourrit le souhait d’utiliser des robots de l’EPFZ dans l’espace. Au fil des années, il a démontré à maintes reprises que les robots marcheurs sont bien plus aptes à franchir les pentes et les obstacles que ceux équipés de chenilles ou de roues. "C’est certes complexe, mais la technologie est aujourd’hui suffisamment avancée pour relever ces défis", explique Hutter. Selon lui, il est donc aujourd’hui possible de réfléchir à de nouvelles applications. Par exemple, des robots pourraient grimper dans des cratères sur Mars ou sur la Lune, y effectuer des explorations et fournir des données auxquelles nous n’avions pas accès jusqu’à présent.

En 2008, Max Rössler a légué dix millions de francs à l’ETH Zurich Foundation. Avec les intérêts de cette fortune, il crée un prix d’encouragement annuel pour les professeurs de l’ETH en phase d’expansion de leur carrière de recherche. D’un montant de 200 000 francs, ce prix est la distinction la mieux dotée pour la recherche à l’ETH Zurich et est décerné lors de la manifestation "Thanks Giving" de l’ETH Zurich Foundation. Le donateur du prix a étudié les mathématiques à l’ETH Zurich et a obtenu un doctorat sur les calculs de trajectoire dans l’espace. Après un séjour de recherche à l’université de Harvard, il est retourné à l’ETH et a été Senior Scientist et chargé de cours à l’Institut de recherche opérationnelle de 1967 à 1978. Il a ensuite travaillé dans la gestion de fortune avant de se retirer de la vie active. En 2013, l’ETH Zurich lui a décerné le titre de conseiller honoraire.

Plus d’informations sur le Prix Rössler.
Deborah Kyburz