LaBlogAtoire

[photo iRobot]

Les feuilles commencent à tomber et vos gouttières se remplissent? Ça fait quelques années que je grimpe des échelles et que je me dis que ça prendrait une meilleure façon de nettoyer ça… Et bien maintenant ça existe. Regardez le vidéo du Looj, de iRobot.

[photo: SME Robot]

Est-ce que c’était plus simple autrefois de démarrer une entreprise? Vu de notre époque, on dirait que tout était à inventer dans le temps et que moins de moyens étaient nécessaires pour se lancer en affaires. Aussi, les modèles d’affaires et les technologies semblaient plus conventionnels. D’un autre côté, les avancées en informatique des dernières années ont rendu plusieurs technologies de plus en plus accessibles aux petites et moyennes entreprises (PME). Après être passé par une période où seules les grandes entreprises pouvaient se payer des logiciels et de l’automatisation performante, on vit actuellement une période de démocratisation des moyens technologiques.

Logiciels libres
Les logiciels libres, créés et mis à jour par des communautés de programmeurs bénévoles, permettent aux entreprises de développer leurs systèmes informatiques à faibles coûts. Ces logiciels sont une des causes importantes de la recrudescence des entreprises profitables sur le web. Avant la bulle de 2000, la plupart des entreprises utilisaient des logiciels aux licences dispendieuses. De nos jours, il est possible de faire mieux qu’à cette période avec des solutions gratuites. Ce que ça prend, c’est le savoir-faire pour les utiliser. Pour les PME (comme pour les grandes entreprises, les institutions gouvernementales et les laboratoires de recherche), ceci permet de faire plus avec moins.

Selon cet article, les logiciels libres présentent d’autres avantages pour les PME en plus de leur moindre coût.

• La gestion des licences est plus simple et on dépend moins du fournisseur avec qui on doit renouveler la licence.
• Les risques de failles de sécurité sont moins importants car il y a moins de virus conçus pour attaquer ces systèmes.
• On peut les modifier pour les adapter à nos besoins.
• On peut compter sur une communauté de développeurs pour mettre à jour et supporter nos efforts.

Automatisation accessible
Ces avantages sont clairs pour le logiciel, mais qu’en est-il du matériel? Est-ce que des technologies tangibles deviennent moins chères au fil du temps?

On a l’impression que les robots ne sont que pour les grandes entreprises avec des volumes de production importants. C’est de moins en moins vrai. L’image ci-dessous, tirée du rapport World Robotics 2006, présente le coût des robots industriels en fonction des années qui passent.

Comme on le voit, si on considère l’amélioration des performances des robots, leur prix en 2005 est d’environ 30% du prix de 1990. Tranquillement, les robots deviennent à portée de la main des PME. Une des raisons de l’amélioration des performances des robots est la force de calcul toujours moins chère et la maturité des technologies. De plus, selon cet article de CNN sur lequel je suis tombé via Artificial Intelligence and Robotics, certains revendeurs font maintenant le commerce de robots usagers diminuant encore le prix.

Un projet open source que je trouve particulièrement intéressant est celui des fabbers, ces machines à prototypage rapide qu’on peut se construire par nous-mêmes pour ensuite “imprimer” des pièces en 3D. Une fois cette machine construite à partir des instructions disponibles en ligne, il est possible de créer des pièces en 3D pour tester des concepts mécaniques. On a une machine commerciale au laboratoire qui fait la même chose et qui a permis de valider le concept de plusieurs robots très rapidement. Si on ne veut pas prendre le temps de fabriquer notre fabber, on peut aussi commander des pièces à l’unité sur quickparts à partir des modèles 3D que vous transmettez en ligne.

Pour que la robotique devienne encore plus accessible, les composantes (capteurs, actionneurs, etc.) devront passer par une certaine standardisation. En ce moment, il y aussi plusieurs organisations qui travaillent pour imposer un système d’exploitation à ces machines. Certains sont libres, d’autres pas. Puisque la robotique sort de laboratoires universitaires fervents de l’approche open source, je pense que ce type de système d’exploitation prendra éventuellement une place importante. On peut déjà programmer un robot en utilisant plusieurs blocs distribués librement. Au fond, les robots sont des plate-formes informatiques pour lesquels des logiciels peuvent être créés afin d’effectuer une tâche particulière. La différence, c’est qu’ils peuvent agir mécaniquement sur leur environnement.

C’est bien que les robots eux-mêmes deviennent moins cher. Il restera ensuite à faciliter leur acceptation en simplifiant leur interaction avec les humains, entre autre pour leur programmation. C’est précisément un des buts de l’importante initiative européenne SME robots qui regroupe plusieurs universités et fabricants de robots. Pour la robotique en PME, le meilleur reste clairement à venir, mais il ne devrait pas tarder.

[image: projet VENUS]

Je viens de tomber sur un article à propos de nouveaux observatoires sous-marins, comme le projet Neptune. Cette initiative vise à combiner plusieurs capteurs pour surveiller ce qui se passe dans l’océan, que ce soit la géologie, les écosystèmes, le climat océanique, etc. En fait, comme on le mentione dans Deep Blue, l’océan est à plusieurs égards moins connu que la Lune ou Mars! La grande nouveauté dans ces réseaux de capteurs, c’est que l’information sera colligée en temps réel grâce à un communication par fibre optique. Elle sera rendue accessible immédiatement par Internet autant pour les scientifiques que pour le grand public.

C’est un exemple parmi tant d’autres de capteurs qui sont placés à quelque part sur la planète et qui transmettent des données en ligne. Les capteurs peuvent être des caméras (comme celles pour mon ours), des stations météos, des satellites d’imagerie, des autos Google, des Twitter et des Facebooker… Graduellement, on est en train de se faire un backup de l’information à propos de la Terre, d’en avoir une version virtuelle!

Est-ce que ce sera possible un jour de rassembler toutes ces informations à un endroit? Déjà, pour l’imagerie satellite, le Earth Observation Group tente de combiner les données de systèmes bâtis à différentes époques par différentes personnes qui préconisaient des standards différents. De la même manière, Microsoft ont mis un projet de l’avant pour combiner différentes photos d’un même objet prises de différents points de vue. Les photos sont recombinées pour avoir une représentation 3D de l’objet. Prenez le temps de visionner ce vidéo qui démontre leur système.

Toutes ces données provenant de ces capteurs représentent une quantité d’information considérable qui croît sans cesse. Il faudra trouver des moyens de l’organiser afin de l’utiliser. Peut-être qu’on devrait y penser dès maintenant alors que les données sont créées. Il doit bien y avoir des gens à quelque part qui travaillent sur un “Global Sensing System” ou quelque chose du genre…

[Couverture du National Geographic, Juillet 1997]

Je suis tombé sur un magazine du National Geographic d’il y a dix ans. Sa page couverture (photo) titre “Robot Revolution”. Curieux de voir l’état de cette discipline il y a dix ans, je suis allé lire l’article vulgarisé à la page 76. Voici quelques-unes des prédictions citées par des chercheurs à ce moment et ce qui s’est réellement passé depuis selon le rapport World Robotics 2006:

• “La demande pour les robots de service pourrait être quatre fois plus grande que le marché actuel des robots industriels.“
  Au moment de l’article, il y avait 650 000 robots industriels au travail dans le monde. En 2005, il y en avait 923 000. De 2006 à 2009, on prévoit la vente d’environ 480 000 unités de robots de ce type. Pour une période similaire, on prévoit la vente de 34 000 robots de service professionnels (sous-marins, robots nettoyeurs, applications de sauvetage et militaires, robots de construction et de démolition, robots pour traire le lait, robots médicaux et plate-formes mobiles pour applications générales). De plus, on prévoit que 5,6 millions de robots de service personnels seront vendus, que ce soit pour les tâches domestiques (aspirateur, tondeuse, laveur de vitre) ou pour le divertissement. Ainsi, de 2006 à 2009, pour chaque unité industrielle qui trouvera preneur, environ 12 unités de service seront vendues. . Évidemment, les robots de service personnels sont beaucoup moins coûteux. Je ne sais pas sur quel horizon était la prédiction initiale mais il semble que dans ce cas, elle était à peu près juste.
• “Dans dix ans, la plupart des hôpitaux utiliseront des robots médicaux.“
  Selon le rapport, il y aurait environ 3500 robots médicaux mis en opération avant 2006 dans le monde. Comme il y a autour de 5800 hôpitaux seulement aux États-Unis, on peut affirmer que cette prédiction était optimiste. Dans ce domaine, juste les certifications sont des processus très rigoureux qui peuvent prendre un bon moment.
• “Le défi principal de la robotique est son adaptation à un environnement hautement dynamique par un cycle de perception-cognition-action. Dans ce cycle, l’aspect perception représente le plus de difficultés.“
  Dans un article précédent, je présentais les défis actuels de la robotique. La perception en est toujours un, comme l’interaction avec l’environnement et surtout l’ineraction avec l’humain. La robotique a fait des progrès importants dans les dix dernières années au niveau de l’autonomie mais plusieurs défis demeurent. D’un point de vue commercial, il faut que la robotique passe par une certaine forme de standardisation des composantes et des systèmes d’exploitation afin de diminuer les coûts de façon importante.
• “Les robots remplaceront un jour les humains en tant que créatures dominantes sur la Terre.“
  Disons que nous sommes encore loins de ce scénario de science-fiction. Cependant, l’humain a depuis créé des “machines” plus grandes que nature comme l’Internet. Pour ce qui est de l’intelligence des robots pris individuellement ou en groupe, elle est bien loin de l’intelligence des hommes. Je fais juste regarder la façon dont mon neveu apprend à se tenir en équilibre, marcher et communiquer et je me dis qu’on est loin de la coupe aux lèvres. C’est quand même difficile de compétitionner avec des milliers d’années d’évolution…

Je suis allé faire de l’observation d’ours en forêt et j’ai pris ces clichés de la bête à quelques mètres de moi… Mais non, je n’étais pas là. Ces photos ont été prises par une caméra Vigil installée sur un arbre qui se déclenche automatiquement selon le signal reçu par un capteur infrarouge. Mon père utilise ça pour voir qui va manger ses pommes à l’approche de la chasse, habituellement des chevreuils. À quand l’ajout de capteurs solaires et de relais sans fil pour pousser les photos en temps réel sur votre BlackBerry? Même la chasse se virtualise…

[merci à Louis et Sue pour les photos]

[Deux mains robotiques conçues pour prendre des objets de formes diverses. Celle de gauche (SARAH) a son intelligence dans la mécanique, celle de droite (Intel) utilise des capteurs de proximité]

Être vraiment pauvre, ça n’a rien de bon. C’est pour ça qu’il faut supporter des organisations comme Ingénieurs sans Frontières qui aident des gens à améliorer eux-mêmes leur sort. Dans cet article, par pauvre, j’entends avoir un petit budget pour réaliser ce qu’on a à faire. Ça peut être développer un produit ou une technologie en laboratoire.

Je parle de ça parce que cette semaine, je suis tombé une fois de plus sur une technologie très coûteuse qui ne semble pas présenter des avantages à la mesure de sa complexité. Je parle de la main robotique développée par Intel qui est capable de sentir la proximité d’un objet. Les capteurs utilisent un champ magnétique qui se modifie à l’approche d’un objet conducteur comme du métal ou un matériau contenant de l’eau. Les capteurs sont donc limités à certains matériaux. De plus, il y a beaucoup de calculs derrières pour analyser la forme de l’objet et adapter la prise en conséquence. Pourquoi à la place ne pas utiliser une main construites de telle façon que sa mécanique s’adapte automatiquement à la forme de l’objet, d’autant plus que cette technologie existe depuis plus de 10 ans? C’est un peu la réaction de Lionel Birglen, ancien collègue et spécialiste des mains robotiques aujourd’hui professeur à la Polytechnique de Montréal, lorsque je lui ai envoyé le lien à propos de la main Intel. Ce n’est qu’un exemple parmi tant d’autres en robotique. On a souvent tendance à négliger les aspects mécaniques en se disant que les capteurs et le contrôle régleront tout.

Quand c’est simple, c’est tellement beau. C’est justement la première de mes cinq raisons pourquoi il peut être avantageux d’avoir un petit budget pour développer de la technologie:

1. Parce que ça vous pousse à vous creuser la tête
   C’est l’avantage principal que je vois aux petits budgets. Avec de l’argent, on opte presque automatiquement vers la solution facile: construire sur les dernières technologies coûteuses et complexes, mais supposément supérieures. Qui dit complexité dit habituellement boîte noire et manque de fiabilité. D’avoir un budget restreint, ça nous pousse d’abord à mieux comprendre le problème pour trouver dans quel sens l’aborder. On essaie de trouver l’astuce pour arriver à une solution élégante avec les moyens qu’on a. C’est fou parfois ce qu’un idée peut valoir.
2. Parce que vous n’avez rien (ou presque) à perdre et tout à gagner
   Même si vous avez un budget astronomique, il vient de quelque part. Et personne n’aime perdre des grosses sommes d’argent. Ainsi, si vous avez accès à un gros budget, vous avez les attentes qui viennent avec. Une grosse enveloppe qui produit un résultat moyen est très décevant. Un petit budget qui donne quelque chose de bien est une agréable surprise. Et tel que mentionné précédemment, il vaut mieux dépasser les attentes que de faire des promesses qu’on ne peut remplir.
3. Parce que vous êtes en mode furtif
   Les grandes organisations, entreprises ou universités, sont sous les projecteurs. Ça donne plus de visibilité à leurs réalisations mais aussi à leurs projets qu’ils aimeraient garder secrets. Si vous avez un petit budget, vous êtes probablement en mode garage à travailler tranquillement sur vos trucs sans vous faire espionner.
4. Parce que ça teste les équipes
   “Devant l’adversité, les coudes se soudent,” rapait un idole de jeunesse. Un petit financement amènera inévitablement son lot de tuiles sur la têtes et de défis techniques frustrants. Si votre petite équipe réussit à passer au travers, elle n’en ressortira que plus forte. Sinon, ça vous aura permis de vous connaître plus sérieusement.
5. Parce que ça vous oblige à garder les pieds sur terre
   Combien de startups ont amassé des millions en financement parce qu’ils ont de bonnes idées, même s’ils n’ont aucun modèle d’affaire clair? À l’inverse, une entreprise qui doit se débrouiller pour survivre devra trouver une façon de monnayer son expertise. Elle devra s’ajuster en cours de route pour être viable fondamentalement.

À mon avis, ce n’est donc pas surprenant si plusieurs succès de développement technologique sont le fruit de petites équipes dévouées soumises à ces contraintes. Dans ce cas comme dans d’autres, Small is Beautiful.

Les concours ont souvent été de bonnes façons de créer la compétition nécessaire au développement rapide de technologie. On peut penser entre autre aux débuts de l’aviation et au X Prize pour les vols suborbitaux. Voilà justement que jeudi passé, comme me le soulignait mon collègue Cyril, on annonçait un nouveau X Prize: Le Google Lunar X Prize (vidéo).

La NASA avait lancé un projet similaire de robotique via ses Centennial Challenges mais le projet n’avait jamais vraiment levé. Avec l’appui financier et de visibilité de Google, cette nouvelle compétition est beaucoup plus ambitieuse. Il y a 30 millions de dollars US en prix pour les vainqueurs. Pour se mériter le Grand Prix de 20M$, “une équipe doit réussir, exclusivement grâce à des fonds privés, à faire atterrir sur la Lune un engin spatial, à parcourir un minimum de 500 mètres en surface et à transmettre vers la Terre un ensemble spécifique de vidéos, d’images et de données.” Google espèrent que cette initiative permettra à un petite équipe déterminée de mettre en valeur leur savoir-faire.

Il faut croire que l’espace a fait rêver toute une génération d’ingénieurs et de programmeurs. Parmi les partenaires, notons Elon Musk, un autre richissime du web. Il avait vendu PayPal à eBay, pour réinvestir sa fortune dans SpaceX, une entreprise visant à produire des lanceurs de faible coût. Pour le Google XPrize, il fournit son lanceur Falcon avec un rabais de 10%.

D’autres entrepreneurs web, quoique non liés au Google X Prize, sont aussi actifs dans le développement de technologies spatiales. Notons entre autre Jeff Bezos (Amazon), qui développe le lanceur Blue Origin et Paul Allen (Microsoft), investisseur dans SpaceShip One.

[Photo de ATHLETE avec Brian Wilcox, source: JPL]

Je portais à votre attention il y a un moment un vidéo de robot ATHLETE du JPL. La semaine dernière, j’ai eu la chance d’en savoir plus sur cette plate-forme à la conférence de l’ASME alors que Curtis L. Collins nous en faisait un survol.

D’abord, l’objectif est la Lune. Ils veulent que ATHLETE puisse couvrir 99% du terrain lunaire. Le prototype mesure 2,2 m de haut, est 4 m de large et pèse 850 kg. Sa taille est limitée par le fait qu’ils doivent l’installer sur une remorque pour le transporter à des sites de tests. Le vrai ATHLETE devrait être deux ou trois fois plus gros. Sa vitesse maximale est 10km/h.

Dès le début du projet en 2005, la vision est que ATHLETE soit plus qu’un robot mobile. Les quatre fonctions qu’il peut remplir sont:

1. Mobilité - Être capable de se déplacer en roulant et/ou en marchant. Les roues sont en fait des “tweels”, un hybride entre un pneu (tire) et une roue (wheel). Il s’agit en fait d’une jante composée d’un matériau compliant, un peu comme sur un segway.
2. Manipulation - Se servir de ses membres pour effectuer des tâches de manipulateurs. Chaque membre est un manipulateur à 6 degrés de liberté. Équipé des bons outils, ils peuvent forer le sol, saisir des objets, etc.
3. Transport - Pouvoir déplacer des ressources au sol nécessaires aux astronautes.
4. Système d’atterrissage - Amortir l’atterrissage du module lunaire.

Pour contrôler la bête, sept processeurs sont nécessaires. Parmi ceux-ci, un seul est utilisé pour la commande directement. Les six autres sont nécessaires pour analyser les images des six caméras à chacune des pattes. Des encodeurs absolus et incrémentaux sont utilisés aux articulations. Leur agencement permet de déterminer le couple aux articulations. Le robot est aussi équipé d’un GPS et d’un IMU. Ce robot n’est pas conçu pour être complètement autonome, il y aura toujours un humain dans le processus.

Les travaux futurs consisteront à développer des tweels en métal et faire des tests d’atterrissage. Malheureusement, on n’a pas accès aux vidéos qu’il nous a montrés. Dans un de ces vidéos, on voyait ATHLETE lever deux pattes pour qu’une remorque puisse reculer en dessous de lui. Il se posait ensuite, puis repliait ses autres pattes pour que le camion puisse le ramener au JPL.

Suivant mon article sur les startups de Québec et la suggestion de CFD, je vais annoncer sur ce blogue les nouvelles des startups et compagnies technologiques de la région de Québec qui me viennent aux oreilles.

Voici donc une nouvelle à propos de Vaperma, compagnie démarrée en 2003 et qui a pignon sur rue à St-Romuald. Ils produisent des filtres capables de séparer des gaz. On annonçait dans ce communiqué du parc technologique de Québec que la membrane polymérique Siftek avait passé un test en industrie à une usine de Ethanol Greenfield, le plus important producteur d’éthanol au Canada. La membrane unique de Vaperma permet de séparer l’eau de l’alcool, permettant de produire de l’éthanol plus pur. La crise de l’énergie et la ruée actuelle vers les bio-carburants qui en découle est bien réelle, tellement que le prix du maïs atteint cet été des sommets inégalés. Cette démonstration technologique arrive donc à un moment idéal pour Vaperma.

Intuitivement, nous sommes portés à développer des machines à l’image de la nature. Cependant, ce n’est pas parce que ça n’existe pas dans la nature que ça ne peut pas fonctionner. Les machines sont soumises à d’autres impératifs que les vivants. Ainsi, un avion ne bat pas des ailes, une auto ne cours pas, et il est démontré qu’on peut accomplir la majorité des tâches de saisie avec une main robotique à trois doigts.

De la même manière, pourquoi ne pas avoir un robot à trois pattes au lieu de 4, 6 ou 8? À la conférence de la semaine dernière, j’ai pu voir une présentation à propos de STriDER, un robot tripode développé au Robotics and Mechanisms Laboratory (RoMeLa) de Virginia Tech. Le vidéo en haut de l’article résume la présentation. On peut y voir la démarche originale de STriDER qui balance une patte comme un pendule (efficace énergétiquement), puis se stabilise comme un trépied. Lorsque les trois pattes sont au sol, il se comporte comme un manipulateur parallèle.

À quoi pourrait servir un tel robot? Les chercheurs qui le développent affirment que sa grande taille en ferait un poste d’observation parfait. Comme on le voit dans le vidéo, ils envisagent de le lancer avec un canon à des endroits difficiles d’accès. Disons que ce n’est pas fait… D’ailleurs, ils en sont à leurs débuts avec cette architecture. Le fait que la patte qui se déplace risque fort de venir heurter le sol et faire tomber le robot. C’est justement pour cette raison qu’ils étudient en ce moment les différentes méthodes pour que le robot se lève. Une application qui risque de voir le jour plus rapidement est un STriDER jouet. Dennis Hong, le directeur de RoMeLa, nous informait qu’une compagnie de jouet avait acheté un droit sur le brevet qu’il détient sur la démarche. La date de mise en marché de ce tripode télécommandé: décembre 2008… si tout va comme prévu.