des robots et des hommes - groupes scolaires · les robots au futuroscope 2 parc du futuroscope -...

SOMMAIRELes robots au Futuroscope p. 2

Présentation du Guide p. 3

Fiches d’activités p. 3Points d'entrée dans les programmes p. 3Éléments de corrigés p. 4Fiches d’activités encartées

Ressources documentaires p. 7

Glossaire p. 11

Pistes bibliographiqueset sitographiques p. 12

DES ROBOTS ET DES HOMMES

Ce Guide a été conçu et réalisé par le CRDP de Poitou-Charentes.

L'objectif général est de fournir aux enseignants despistes de travail, des propositions d'activités dont ilspourront s'inspirer pour conduire un projet pédagogiqueou tout simplement pour donner du sens à la visite deleur classe au Futuroscope, pour qu'elle devienne uneétape dans un processus d'apprentissage plus général.

Dossier enseignant

Juillet 2010

GUIDE PÉDAGOGIQUE

05 49 49 30 20sur education•futuroscope•comConsultez les mises à jour des guides pédagogiques

LES ROBOTS AU FUTUROSCOPE

2 Parc du Futuroscope - CRDP Poitou-Charentes

Le robot explorateur SpiritDans la salle d’exposition précédant à l’attraction ChocsCosmiques, les visiteurs du Futuroscope peuvent obser-ver de près la maquette à taille réelle du robot explorateurde la NASA, Spirit. Il est un des deux robots lancés par laNASA en 2003 avec pour objectif d'explorer la planèteMars et en particulier de détecter la présence d'eau.Trois ans après, sa mission continue.

Les robots danseursIl s’agit de robots adaptés de l’industrie automobile d’unehauteur de sept mètres. Ils tournent autour de six axes etsavent composer d’innombrables combinaisons demouvements. Capables d’accélérations proches de cellesd’une Formule 1, ils allient vitesse et force puisqu’ilspeuvent soulever 500 kg de charge tout en garantissantsécurité et fiabilité grâce à la technique éprouvée des robotsindustriels. Ils sont développés par l’entreprise KUKA, undes trois leaders mondiaux de la robotique industrielle.

La chorégraphieElle a été conçue par Kamel Ouali qui signe ici uneperformance artistique unique : faire danser des robots.Parallèlement à ce ballet, est projetée sur un écran de33 mètres de long la chorégraphie qu’il a réalisée avecses meilleurs danseurs. Kamel Ouali est professeur demodern jazz et hip-hop à l’Académie de DanseInternationale de Paris, au Conservatoire de Saint-Deniset de La Courneuve.

Cette attraction spectacle inédite est présentée dans unnouveau pavillon au design high tech. Elle met en scènedix robots géants qui dansent sur une chorégraphieoriginale et insolite, rythmée par différentes séquencesmusicales (salsa, disco, hip-hop…).On peut choisir d’être observateur depuis la mezzaninesurplombant l’attraction ou acteur, chaque robotaccueillant deux passagers dans des sièges articulés.Dans les deux cas, l’expérience est saisissante et emportechacun dans un tourbillon de sensations.

Danse avec les Robots

Guide Pédagogique Des Robots et des Hommes

Cette attraction est soumise à des conditions de taille (1,20 m minimum)ou de santé.

Guide Pédagogique Des Robots et des Hommes Parc du Futuroscope - CRDP Poitou-Charentes3

Le thème des robots est d’une richesse exceptionnelle,car fortement ancré dans l’imaginaire de tous, et plusparticulièrement des jeunes.

L’exploitation pédagogique qui peut en être faite dépasselargement les programmes disciplinaires (sciencesexpérimentales et technologie à l’école primaire ;technologie, sciences de l’ingénieur et STI au lycée ;français ; voir détails ci-dessous).

On peut imaginer bien des regards croisés, pluridiscipli-naires, associant le français, les arts plastiques, l’histoire-géographie, la philosophie, le cinéma… Au collège, celapeut facilement se concrétiser dans le cadre d’un IDD.Par ailleurs, les nombreux concours autour des robotsexistant sur le plan régional, national, voire international,peuvent être des supports privilégiés d’actions pédago-giques. Ils permettent de s’inscrire dans une dynamiquede projets, de travail de groupe et de conception. Ilsfavorisent les travaux pluridisciplinaires et offrent auxjeunes une possibilité d’utiliser leurs connaissancesdans un projet motivant.

Les points d’entrée de cette thématique sontdonc multiples et complexes.Citons à titre d’exemples (cette liste n’est en aucun cas exhaustive) :

Qu’est-ce au juste qu’un robot ? Comment reconnaîtreun robot ? De l’automate à l’intelligence artificielle, unehistoire des robots.Où sont les robots ? A quoi servent-ils ? Découvrir leurschamps d’application.Y a-t-il une science des robots ? Découvrir la complexitéde la robotique, les différentes spécialités scientifiqueset techniques impliquées.Qui conçoit et fabrique les robots ? Les métiers liés à larobotique, les entreprises fabriquant les robots.Pourquoi les robots nous fascinent-ils ? La science-fictiondans la littérature et au cinéma.Les robots dans le futur.

Ce guide propose :des suggestions d’activités répondant à quelques-unesdes problématiques énoncées ci-dessus,des ressources documentaires permettant à l’enseignantnon spécialiste de se familiariser avec le thème,un glossaire, une bibliographie, une sitographie.

Elles sont destinées pour la plupart à être remplies par lesélèves, et donc photocopiables. Les différentes activitéssont réalisables individuellement ou en petits groupes.Seules quelques activités pourront être réalisées pendantla visite. D’autres nécessitent une recherche documentairequi peut être faite avant ou après la visite (cela rentreparfaitement dans le cadre des validations de certainsitems du B2i école, collège et lycée). D’autres enfin nepourront être réalisées qu’après la visite. Le moded’utilisation de ces fiches est laissé bien sûr à l’initiative desenseignants. Elles s’adressent, selon les thématiques rete-nues, à des niveaux de classe variés (de l’école primaire aulycée), mais la plupart d’entre elles pourront être adaptéesaux différents niveaux par les enseignants, la démarche etle cheminement proposés pouvant servir de pistes.Les points d’entrée dans les programmesEcole élémentaire

Cycle 3 - Sciences expérimentales et technologie :Préparer les élèves à s’orienter dans les sociétés où lesobjets techniques jouent un rôle majeur.Collège

5e, 4e - FrançaisL’ouvrage Les robots d’Isaac Asimov figure dans la listeproposée dans les I.O. (Instructions Officielles).Tous niveaux technologiquesAppréhender la robotique, la robotique dans les projets,

initiation au pilotage de systèmes automatisés.Socle commun - Lycée

Se familiariser avec les processus automatisés, prendreconscience des implications éthiques des progrès scien-tifiques et techniques.SecondeEnseignement d’exploration : Sciences de l’ingénieur : Labionique : Prothèse, robots humanoïdes, drones, solu-tions techniques recopiant le vivant1re et Terminale STIEtude des systèmes techniques industriels, comprendre lastructure et le fonctionnement des systèmes automatisés.TerminalePhilosophie : « Le vivant », « La matière et l’esprit » : Laraison et le réel - Théorie et expérience.

Lycée professionnelBAC ProPilotage de systèmes de production automatisée –Electrotechnique.BEPMaintenance des produits et équipements industriels –Maintenance des systèmes mécaniques automatisés –Maintenance des équipements de commande dessystèmes industriels.CAPConduite de systèmes industriels.

PRÉSENTATION DU GUIDE

LES FICHES D’ACTIVITÉS

Parc du Futuroscope - CRDP Poitou-CharentesGuide Pédagogique Des Robots et des Hommes

Fiche 1 HISTOIRE DES ROBOTS

2 Origine du mot « automate » : la Grèce. Pays del’écrivain Karel Capek : la Tchéquie. Créateur de Robbie« le gentil robot » : Isaac Asimov. Dénomination des 3 loisde la robotique : les lois d’Asimov.3 Loi 1 : un robot ne peut porter atteinte à un être humain ni,restant passif, laisser cet être humain exposé au danger.Loi 2 : un robot doit obéir aux ordres donnés par les êtreshumains, sauf si de tels ordres sont en contradictionavec la première loi.Loi 3 : un robot doit protéger son existence dans la mesureoù cette protection n’entre pas en contradiction avec lapremière ou la deuxième loi.4 Pays à avoir le plus développé la recherche en robotique :Etats-Unis, Japon.

Fiche 2 QU’EST-CE QU’UN ROBOT ?

1 Schéma à lire du haut en bas : machine, robot, ordinateur.2 Liaisons : Ordinateur – Intelligence ; Robot – Outilintelligent ; Machine – Outil.3 Tableau complété à lire du haut en bas : robot ; machine ;ordinateur ; machine ; robot.

Fiche 3 LES ROBOTS AU FUTUROSCOPE

2/5 : 1 La mission spatiale américaine s’appelle MarsExploration Rover (MER). 2 La mission a pour but uneexploration géologique de la planète Mars. 3 La fusée delancement est la fusée Delta II. 4 Le voyage a duré envi-ron 8 mois. 5 Le mot « rover » a remplacé le terme « astro-mobile ». 6 Origine du nom Spirit : c’est une petite fille de9 ans qui l’a trouvé en gagnant le concours organisé parla société LEGO pour trouver des noms possibles.7 Schéma complété (en partant du haut à gauche dans lesens des aiguilles d’une montre) : caméras panora-miques, antennes, roue, bras robotisé, panneau solaire.8 Les panneaux solaires. 4/5 : 1 Les robots industriels KUKA sont classés suivantleurs charges. 2 Le robot utilisé est du type KR 500/1 TÜV.3 Il appartient au groupe des robots de charges lourdes.4 Schéma : 1 Plate-forme d’accès, 2 Armoire de commande,3 Robot KR 500/1 TÜV, 3.1 Poignet en ligne, 3.2 Bras,3.3 Epaule, 3.4 Système d’équilibrage, 3.5 Bâti de rotation,3.6 Embase, 3.7 Support, 4 Grille de protection, 5 Gondole.5 Robocoaster possède 6 axes. 6 La gondole est fixée surl’axe A6.5/5 : 7 Hauteur maximale nécessaire pour le fonctionnementen toute sécurité : 6,303 m. Diamètre de l’espace pour lefonctionnement à 360° : 9,396 m. Hauteur du socle sur lequel

ÉLÉMENTS DE CORRIGÉS

4

est fixé le robot : 1020 mm. La partie hachurée représentel’espace de sécurité indispensable aux personnes lorsque lerobot est en mouvement. Pour réaliser sa chorégraphie, lerobot doit être connecté à l’armoire de commande du sys-tème.

Pistes d’activités

Demander aux élèves de choisir le modèle de robotqui les a particulièrement impressionné lors de leurvisite au Futuroscope, puis proposer de :Rédiger un texte décrivant ce robot au présent de l’in-dicatif : indices de forme, de taille, de couleurs, des-cription de tâches, de gestes. A-t-il la capacité devoir, de toucher, de communiquer, de se déplacer ?Vocabulaire technique approprié éventuellement.Rédiger un texte argumentatif en faveur de la créationdu robot choisi.

Fiche 4 L’ENTREPRISE KUKA

1, 2 et 3 Entreprise créée en 1898 enAllemagne. KUKA signifie : « Kellerund Knappich Augsburg ».4 Les activités de départ sont laproduction d’éclairages intérieur etpublic, d’appareils ménagers et de

phares automobiles.5 Le soudage par résistance électrique permet à l’entreprisede se développer.6 Des camions à ordures.7 et 8 KUKA en devient le leader européen en 1966,rachète ARO en 1969 et fusionne avec IWK.9 et 10 Première chaîne de soudage avec des robots en1971. Le premier robot fabriqué en 1973 s’appelle FAMULUS.11 L’entreprise conquiert le marché américain en 1995.12 Le siège se trouve à Augsbourg en Allemagne.13 Cette entreprise produit des robots industriels et lescommercialise. Elle vend aussi des commandes, deslogiciels et des unités linéaires.14, 15, 16 et 17 Elle est à la troisième place au niveaumondial. Elle emploie 1 100 personnes en Allemagne,2 000 personnes dans le monde. Son chiffre d’affaires en2004 était de 425 millions d’euros.18 En Europe, en Amérique du nord et du sud, en Afrique,en Asie et en Océanie.19 En partant de la vignette « France » et dans le sens desaiguilles d’une montre : Royaume-Uni, Belgique,Allemagne, Norvège, Suède, Russie, Pologne, Hongrie,Autriche, Italie, Suisse, Espagne, Portugal.20 Entreprise multinationale.


Fiche 5 OLIVIER, PILOTE ROBOTIQUE

1, 2 et 3 La passion d’Olivier est l’automobile. Il travaillechez Renault SAS. Domaine : la robotique.4 Etapes de fabrication : emboutissage, assemblage,peinture, montage des équipements.5 Augmentation des cadences de production, réductiondes tâches fastidieuses pour la main d’œuvre humaine,limitation des risques d’erreurs, réduction du nombred’accidents du travail, augmentation de la qualité assortied’économies financières.6 Responsabilité principale : assurer l’interface entre lesfournisseurs de robots, les équipements connexes et lesusines.7 Avec les responsables de fabrication, les responsablesde la maintenance et les responsables des méthodes.8 Il faut des connaissances en informatique, temps réel,électronique, électrotechnique, asservissement.9 Rédaction de compte-rendus – Déplacements auprèsdes fournisseurs, des usines – Amélioration de logiciels– Formations (auprès des opérateurs de production, destechniciens de maintenance).10 Responsable de fabrication – Responsable demaintenance – Responsable des méthodes – Opérateurde production – Technicien de maintenance.11 Projet nouvelle voiture – Nouvelle usine – Définitiondes besoins – Cahier des charges – Fabrication chezfournisseurs – Validation – Test sur site pilote – Mise enproduction – Amélioration – Montée en cadence.Formation : de la phase « Test sur site pilote » à la phase« Montée en cadence » pour les opérateurs de productionet les techniciens de maintenance.12 S.A.S (Société par Actions Simplifiée) : La SAS est unesociété dans laquelle chacun des associés (minimum 2,pas de maximum) n'est en principe responsable desdettes de la société qu'à concurrence de ses apportspersonnels. Le capital minimum est de 37000 €. Lesmembres de la SAS déterminent librement les organesde direction et les modalités de décisions collectives.La SAS peut ne comprendre qu'un associé. Il s'agit de laSociété par Actions Simplifiée Unipersonnelle (SASU).Fiabiliser : Rendre fiable. A qui on peut faire confiance.Se dit d'un dispositif qui peut fonctionner correctementdurant un temps déterminé.Interface : Mise en œuvre physique de règles decommunication entre deux systèmes.Cahier des charges : Document fourni par le client aufournisseur, décrivant le plus explicitement possible lecontenu de la prestation attendue et des éventuellescontraintes concernant les conditions techniques deproduction, d'exploitation et de qualité.

Connexe : Qui a des rapports étroits avec une autre chose.Fournisseur : Personne qui fournit des marchandises.Fournisseur d'accès.Asservissement : Etat de servitude. Etat d'esclave.Action d'asservir.Standard : Qui est conforme à un type, à une norme defabrication. Normalisé. Courant, habituel. [nom masculin]Type, norme de fabricationElectrotechnique : Science et technique des applicationsindustrielles de l'électricité. L'électrotechnique s'occupede la manière dont on peut produire, transporter et utiliserl'électricitéElectronique : Domaine de la physique appliquée qui traitede l'élaboration et de l'utilisation pratique d'appareils, engénéral des circuits électroniques, dont le fonctionnementdépend du passage d'électrons pour la création, la trans-mission, la réception et le stockage des informations.

Piste d’activités Faire une recherche sur les formations et les métiersliés à la robotique (documents et sites de l’ONISEP).

Fiche 6 ROBOTS ET BANDE DESSINÉE

Spirou et Fantasio / Radar le robot1 Comparer avec la définition du mot. 2 Bras, jambes,mêmes articulations, etc. 3 Il est raide, maigre, métallique…4 Un robot ne devrait ni penser, ni ressentir. 5 L’êtrehumain est très fragile. 6 Un robot ne ressent rien. 7 Lachute. 8 A partir de deux phrases extrêmes – choc puisSpirou déjà tombé – le lecteur reconstitue la scène.9 Une ellipse. 10 Tous les deux sont des serviteurs :Spirou est un groom (on voit son uniforme) et le robot undomestique.

Spirou et Fantasio tome 35 Qui arrêtera Cyanure ?A partir du texte des bulles :1 L’usine est commandée par Cyanure, robot d’apparencehumaine. 2 Rendre les humains esclaves des machines.3 Non. 4 La capacité de pensée et la notion de liberté.5 C’est solennel, dramatique.D’après le décor :1 Ce sont des machines dotées de bras et de jambes.2 Alfred et Max. Cela les humanise. 3 Se conférer auxvaleurs symboliques des couleurs : froid/chaud…4 Modernité. 5 L’idéogramme évoque la vitesse et non lapropreté.

Parc du Futuroscope - CRDP Poitou-Charentes6Guide Pédagogique Des Robots et des Hommes

Spirou et Fantasio tome 47 Paris-sous-SeineDécrire les robots :1 Cela les rend plus humains et finalement moinsinquiétants. 2 Ils ressemblent à des déménageurs. Voir lapuissance de leur bras. 3 Leurs bras longs font penser àdes gorilles. 4 Ils sont gigantesques. 5 Il s’agit probable-ment d’une cervelle organique. Ce sont des androïdes.6 Comparaison de robots que près de 60 ans séparent.7 Ils sont du coup plus mystérieux et plus impressionnants.Évoquer les héros :8 C’est un journaliste qui veut profiter de l’aubaine. Il estaussi du genre « fantaisiste » d’où son nom. 9 Non.10 Le Comte de Champignac prisonnier de la main d’acier.

Fiche 7 LES ROBOTS ET LE FUTUR

1 L’article du Monde du 2 août 2005Rubrique : « Retour sur le futur ». L’auteur joue sur les

mots. « Retour » est pris ici au sens de « réflexion ».Le titre vise à rassurer le lecteur, le robot est présenté

comme l’ami de l’homme.Les trois phrases donnent trois informations de nature

diverse. La première résume l’article, la seconde vise àattirer le lecteur, la troisième vise à rassurer le lecteur enlui montrant que les informations sont sérieuses.

Des entretiens accordés au journaliste par desspécialistes américains et japonais de la robotique,universitaires en particulier.2 Contenu de l’article

Au Japon, en 2030.Fiche d’identité du robot Kaoru :

Taille : 1,30 m – Poids : 120 kg – Forme : visage en écranvidéo, torse carré avec un écran devant et derrière,2 bras avec 2 mains tournantes à 8 doigts – Eléments quile composent : caméra, micro, capteurs, batterie – Modede locomotion : 4 roues avec des essieux transformablesen pieds – Tâches et missions : il est multi-tâches : il faitle ménage, assure la surveillance, lui fait prendre sesmédicaments, lui tient compagnie (chansons, lecture,répond à ses questions).Katsuya a acheté ce robot parce qu’il vit seul (âgé et à

la retraite). La maison a dû être aménagée pour recevoirle robot.

Tableau complété :

« L’ami » (le mot est répété plusieurs fois) et même « laseule amie ». « Ce n’est pas une esclave de métal » (l’enginest plus puissant et moins autonome qu’il n’y paraît).Ils libèrent les hommes des tâches les plus pénibles et les

plus fastidieuses ; ils permettent de faire face au problèmede manque de main d’œuvre. Ce qui les différencie deshommes est l’intelligence et la conscience.3 (Voir dossier documentaire enseignant.)

Piste d’activités Organiser un débat à partir de l’énoncé suivant : « En 2030, les robots sont partout, autobus sanschauffeurs, robots-serveurs dans les restaurants,robots-femmes de ménage et baby-sitters, chaînesde production sans ouvriers dans les usines…Grâce aux robots les humains n’ont plus besoin detravailler… ».La discussion peut être lancée à partir des questionssuivantes :- Quels seraient les avantages et les inconvénientsde la robotisation ?- Quels seraient les avantages et les inconvénientsdu fait que les humains ne travaillent presque plus ?

Type de robots

Robots utilitaires

Robots type« humanoïde »

Robots troisièmegénération

Tâches et/ou fonctions accomplies

Tâches salissanteset fastidieuses

Personnel de surveillance,hôtesse d’accueil, aideménagère, baby-sitter…Exécutent plusieurs tâches,réagissent de façon autonome.

Apprennent le métier sur le tasen collectant des données surle comportement des humainset en faisant traiter cesdonnées par les ordinateursauxquels ils sont reliés.

Lieuxd’implantation

Usines etbureaux

Entreprisesdu tertiaireet maison

Maison


CE QUI A CONSTRUIT L’HISTOIRE DES ROBOTS

Si le mot « robot » ne date que du début du XXe siècle(inventé par le Tchèque Karel Capek en 1921), son conceptest très ancien : il s’y mêle du merveilleux, de l’irrationnel,du rêve, de l’imagination et, bien sûr, de l’inventionscientifique et technologique (on trouvera dans la ficheélève « Histoire des robots » quelques dates repères).

Des masques et statues animées aux automates

On retrouve l’évocation de créations mécaniques enplusieurs endroits tout au long de l’Antiquité. Dansl’Egypte ancienne, masques et statues animées recélantdes automatismes cachés opèrent de « faux miracles » etvisent à impressionner les foules.

Pour retrouver la trace d’automates s’affirmant ouvertementcomme tels, il faut remonter vers 400 av. J.-C. Un ami duphilosophe grec Platon, Archytas de Tarente, auraitfabriqué un pigeon de bois qui, à en croire certainsrécits, tournait sur lui-même (une rotation probablementopérée par des jets d’air comprimé).

Lors du Ier siècle, Héron d’Alexandrie, un mathématicien etmécanicien grec, rédige un traité relatif aux automates etdésacralise au passage les miracles antiques en expliquantcomment ils ont été rendus possibles par une connaissancede phénomènes physiques et hydrauliques. Avant tout,Héron pose les principes essentiels à la confectiond’automates, notamment la force élastique et motricedes gaz soumis à l’action de la chaleur et de la pression.

L’âge d’or des automates

L’évolution des automates à la Renaissance s’explique parl’apparition, puis la miniaturisation, des mouvementsd’horlogerie. La maîtrise du temps est aussi essentielle auxautomates qu’elle le sera aux robots et aux ordinateurs.

Peuvent être citées à cette période les multiples machinesconstruites et dessinées par Léonard de Vinci. En 1641,apparaît la première calculette inventée par BlaisePascal : La Pascaline.

Les XVIIIe et XIXe siècles apparaissent vraiment commel’âge d’or des automates. Parmi les plus célèbres, ceuxdu Français Jacques de Vaucanson (1737-1738), en

particulier le célèbre « canard ». Celui-ci allonge le coupour aller prendre le grain dans la main, l’avale, le digère.Après avoir transformé l’aliment en bouillie, il le rejettepar les voies ordinaires, pleinement digéré (réalité ousupercherie ?).

A la même époque (1774), l’horloger suisse PierreJacquet-Droz réalise trois automates d’allure humaine.L’un d’eux peut dessiner avec une finesse digne d’unartiste. Un autre, une jeune fille, joue du clavecin tout enobservant tour à tour ses mains et sa partition, avant defaire sa révérence à la fin du morceau. Les automates deJacquet-Droz sont réalisés d’une façon tellementperfectionnée que certains, en Espagne, iront jusqu’àl’accuser de sorcellerie et demander son arrestation.

Comment donc définir un automate ?Le terme vient du grec « automatos » signifiant « qui semeut par lui-même ».Reposant à l’origine sur des principes mécaniques, ilapparaît comme la première manifestation d’unengouement pour une machine capable d’accomplir uneou plusieurs actions et dont la forme s’apparente à unorganisme vivant.Il faut noter que, à la différence de son successeur lerobot, l’automate agit d’une façon déterminée et, le plusgénéralement, sans référence à une perception dumonde extérieur.

A l’aube du XIXe siècle, naît la première machineprogrammable

Le concept du programme modifiable à volonté va naîtredès le XVIIIe siècle au sein de l’industrie du tissage de lasoie à Lyon. Pour fabriquer des étoffes aux motifs trèscompliqués, un tisserand a l’idée d’utiliser une bande depapier perforée pour contrôler le passage des aiguillesdans le tissu. Le principe est simple : s’il y a un trou,l’aiguille passe à travers, sinon, elle se relève. Ce procédéest automatisé par Vaucanson en 1745. Le tisserandJacquard a ensuite l’idée de séparer les cartesperforées (portant le modèle à réaliser) de la machineelle-même. Le métier à tisser Jacquard, qu’il inaugure en1801, devient la première machine automatisant letraitement de l’information et opérant une distinctionentre la machine et le programme qu’elle utilise.Il ouvre ainsi la voie aux ordinateurs et robots capablesd’opérer par eux-mêmes.

RESSOURCES DOCUMENTAIRES

La révolution informatique au XXe siècle

Aux alentours des années 40, une évolution majeure seproduit : l’électronique vient prendre la place des rouagesmécaniques, par essence lents et peu maniables.L’électron, que le Danois Niels Bohr a décrit dans sestravaux publiés vers 1913, a pour propriété de sedéplacer d’un atome à l’autre à une vitesse vertigineuse :plusieurs milliers de kilomètres à la seconde. D’où l’idéede créer des circuits exploitant cette incroyable mobilité.En 1937, dans un article appelé à faire date, Alan M.Turing énonce les principes d’une machine qui calculeraità la vitesse de l’électronique et serait donc capable detraiter d’énormes volumes d’informations codées sous laforme booléenne (0 et 1). Turing est persuadé qu’une tellemachine manipulant des symboles pourra tôt ou tardrésoudre tous les problèmes qui lui seront soumis etdonc se comparer au mental de l’Homme.Le premier ordinateur digne de ce nom est inauguré enfévrier 1946 à l’université de Pennsylvanie. Ce dinosaurede l’informatique porte le nom d’ENIAC. Il nécessite unlocal de 140 m2, pèse 30 tonnes, comporte 18 000 tubes àvide, nécessite de manipuler des commutateurs et debrancher plusieurs centaines de câbles. Il n’en sera pasmoins utilisé pendant près de quinze ans à l’université deHarvard à Boston.L’invention du transistor (petit composant qui permet dediriger et réguler le courant électrique) et du circuitintégré accélère la révolution informatique.

L’arrivée des ordinateurs qui automatisent joue un rôlemajeur dans l’élaboration des machines intelligentesque sont les robots.

A partir du milieu du XXe siècle, des robots deplus en plus nombreux dans tous les domaines

Les premiers robots remontent aux années 1940-1950. Acette époque, le docteur Grey Walter conçoit deuxtortues mécaniques, premiers robots mobiles autonomes.Le premier robot industriel est installé en 1961 dans uneusine General Motors aux Etats-Unis. Unimate est unbras mécanique qui permet de démouler des coquesmétalliques chaudes. Cinq ans plus tard, les robots segénéralisent dans tous les domaines de montage desusines automobiles.En 1967, apparaît le premier robot mobile contrôlé parordinateur, développé par les Américains, et, en 1973, auJapon, naît le premier robot humanoïde (robot quiressemble à un humain).L’arrivée de robots de plus en plus sophistiqués va sefaire parallèlement au développement de l’intelligence

artificielle qui est née dans le sillage de l’ordinateur, et cedans tous les domaines.C’est au Japon et aux Etats-Unis que les recherches etles productions sont les plus innovantes, mobilisant lesplus grands laboratoires. Citons :Robodoc (1992), premier robot pour une opération de lahanche (Etats-Unis),AIBO, le robot chien, Sony,Asimo, robot anthropomorphique de petite taille, Honda,Cog, créé par le M.I.T. aux Etats-Unis, qui figure parmiles robots humanoïdes les plus élaborés,Spirit et Opportunity, les robots américains quiexplorent Mars.

Telle est l’histoire du robot… Quant à sa mission, elleparaît inscrite dans son étymologie. Celui qui a pour lapremière fois employé le terme, Karel Capek, ne l’a paschoisi au hasard. Dans sa langue natale, « robota »signifie « serviteur », « travailleur asservi »…

QU’EST-CE QU’UN ROBOT ?COMMENT ÇA MARCHE ?

Le mot « robot », malgré les apparences,est difficile à définir

Il s’applique souvent à des objets qui n’ont que peu depoints communs entre eux. Ce même terme désigne eneffet aussi bien des robots peintres ou des robots soudeursdans l’industrie automobile, que des robots jouets ou desrobots pour explorer Mars ou des robots humanoïdes.Les définitions trouvées dans les dictionnaires rendentdifficilement compte de cette diversité. Par exemple,celle du dictionnaire Hachette mentionne : « Machinedotée d’une mémoire et d’un programme capable de sesubstituer à l’homme pour effectuer certains travaux ».L’appellation « robot » doit répondre au moins aux deuxcritères suivants :un robot est une machine capable de se mouvoir ou demouvoir un des éléments qui le composent,un robot est capable de réaliser des tâches diversesreproduisant des caractéristiques humaines ou animales.

Les robots les plus récents doivent aussi savoir s’adapterà leur environnement.

Chaque robot a un fonctionnement propre, selon sesfonctions et ses propriétés mécaniques (structure,capteurs) et logicielles. Les robots les plus simples onttrois composants de base qui assurent : la mobilité(ex. : roues), la détection sensorielle (ex. : capteurs),l’intelligence (ordinateur).

8Guide Pédagogique Des Robots et des Hommes Parc du Futuroscope - CRDP Poitou-Charentes

Guide Pédagogique Des Robots et des Hommes 9 Parc du Futuroscope - CRDP Poitou-Charentes

LES ROBOTS AUJOURD’HUIDANS LE MONDE

A partir des années 1990, les robots se multiplient. On lesretrouve dans la plupart des activités humaines. Danscertains domaines, ils sont même omniprésents. Aussia-t-on envisagé de les classer.

Les typologies proposées sont nombreuses. Ellespeuvent se faire :en fonction de la chronologie :

- robot de 1ère génération : d’une forme minimaliste, ilassure des fonctions telles que la peinture ou la souduresur des chaînes de montage ; s’il repose sur des compo-sants électroniques, il n’est pas éloigné des automates caril est encore dédié à une tâche précise, indépendante detoute perception ;- robot de 2ème génération : il intègre des capteursqui peuvent examiner l’environnement de façon visuelleou tactile ; ce robot modifie son comportement en consé-quence de ce qu’il perçoit ;- robot de 3ème génération : il se montre capable deprendre des décisions ; c’est le premier pas versl’intelligence artificielle.en fonction de leur niveau technique (classification éta-blie par la JIRA - la Japan Industrial Robot Association):

- classe 1 : les manipulateurs actionnés par l’homme ;- classe 2 : les robots dont les opérations et l’ordre de

celles-ci sont immuables ;- classe 3 : les robots dont les mouvements et l’ordre de

ceux-ci sont modifiables ;- classe 4 : les robots capables de reproduire par

eux-mêmes une action qui leur a été auparavant apprisepar un opérateur lors d’un pilotage manuel ;

- classe 5 : les robots à commande numérique ; la diffé-rence avec la classe 4 tient dans le fait que c’est unprogramme qui a appris la tâche à exécuter au robot ;

- classe 6 : les robots autonomes, intelligents, capablesd’appréhender leur environnement pour s’y adapter etremplir ses objectifs.

en fonction des champs d’application : on peut retenircelle du CNRS :

- les robots qui explorent des lieux à la place de l’hommeparce que ces lieux sont dangereux, inaccessibles àl’homme, où la nature du travail à effectuer est désagréa-ble, voire impossible ; on peut citer : le robot pompier,l’inspecteur de centrale nucléaire, le laveur de carreaux,le visiteur d’égout ;

- les robots qui rendent des services à l’être humain :peuvent être rangés dans cette catégorie : les robotschirurgicaux qui apportent une plus grande précision augeste et rendent possible la pratique d’une interventionà distance, les robots domestiques qui ont pour fonctionde débarrasser l’homme des tâches fastidieuses (telsque le robot aspirateur ou le robot jardin), les robotsindustriels (ces derniers étant les plus nombreux) on lesrencontre dans de nombreux domaines (assemblageautomobile, fabrication de médicaments, agroalimen-taire) ; le secteur automobile demeure le plus grosconsommateur de robots à l’échelle mondiale ; danscette catégorie, on peut ranger aussi les robots deloisirs et les robots d’apprentissage ;

- les robots inspirés directement du vivant, du mondehumain ou animal : le développement des androïdes (àterme, peut-être, l’androïde maison qui pourrait cumulertoutes les fonctions domestiques) et des animaux decompagnie.

Son œuvre est composée de plusieurs centainesd’ouvrages. C’est en 1941 qu’il crée le personnage deRobbie, gentil robot.D’une façon générale, les robots d’Asimov sont descréatures sensibles et des serviteurs de l’homme.En 1950, dans ses nouvelles I, Robot, Asimov énonce lestrois lois de la robotique qu’il a imaginées dès 1940 (il estd’ailleurs l’inventeur du terme).• Première Loi : « Un robot ne peut porter atteinte à un

être humain ni, restant passif, laisser cet être humainexposé au danger. »

• Deuxième Loi : « Un robot doit obéir aux ordres donnéspar les êtres humains, sauf si de tels ordres sont encontradiction avec la première loi. »

• Troisième Loi : « Un robot doit protéger son existencedans la mesure où cette protection n’est pas encontradiction avec la Première et/ou la Deuxième Loi. »

A l’opposé, Philip K. Dick a une vision plus pessimiste.Il met en scène des situations où les robots prennent ledessus sur l’homme en se retournant contre lui.

Il faut aussi noter de très nombreux robots dans la bandedessinée, au Japon et ailleurs, et ce dès 1930. Cescréatures mécaniques et surdouées renvoient presquetoujours à des formes humanoïdes plus ou moinssophistiquées, plus ou moins évolutives. On en trouverades exemples dans la fiche d’activités proposée (robotouvrier, robot homme à tout faire, androïde…).

Au cinéma

La science-fiction au cinéma ne constitue pas un genrehomogène. Elle est protéiforme dans ses thèmes et sesmodes narratifs.

Les thèmes sont nombreux, voisins ou liés entre eux : levoyage dans le temps et dans l’espace, la description oules récits d’autres mondes, la vie extraterrestre, la guerredes mondes, les mutations, les révolutions technolo-giques, le devenir de l’humanité… Pour le cinéma, lascience-fiction est un réservoir inépuisable de situationsspectaculaires où les effets spéciaux peuvent sedéployer. Quant aux modes narratifs, ils foisonnent : lafiction spéculative, l’utopie, la féerie scientifique, lespace opera, la politique-fiction dans un premier cercle ;le fantastique, le merveilleux, l’heroic fantasy et, pourquoipas, le film « catastrophe » dans un second cercle.

A l’origine, on trouve Le Voyage dans la Lune de GeorgesMéliès (1902). C’est l’Allemagne expressionniste desannées 20 qui donne à la science-fiction au cinéma seslettres de noblesse avec Metropolis (1927) de Fritz Langqui crée le premier robot, un robot femme.


LES ROBOTS ET LE FUTUR

Il est certes difficile de se projeter dans l’avenir. On peutnéanmoins, à partir des travaux de recherche menés enparticulier au Japon et aux Etats-Unis, donner quelquestendances ou évolutions de la robotique du futur :• les robots miniaturisés ;• les robots qui communiquent entre eux ;• le développement d’un lien de plus en plus étroit avec la

biologie et l’utilisation d’organismes vivants pourcomposer ou faire des robots (on teste déjà deséléments biologiques comme capteurs) ;

• la poursuite de l’effort dans le domaine de l’intelligenceartificielle et de la conscience (développement desandroïdes entre autres).

Il est bien difficile de savoir ce qu’il adviendra de toutesces recherches. Il est à peu près sûr néanmoins, ainsique le dit Philippe Coiffet, directeur de recherches auCNRS, qu’il y aura « une grande invasion de robots danstous les domaines de la vie, à l’image de l’invasion desordinateurs qui nous touche aujourd’hui. Le robot àcapacité de projet et à comportement convivial est ànotre portée dans un délai d’une ou deux décennies ».

Et retenons ce qu’il ajoute : « Nous ne verrons jamais desmachines plus intelligentes que l’homme mais nousverrons… des machines plus compétentes que l’hommepour l’exécution d’un grand nombre de services. Il n’y adonc plus qu’à se préparer à recevoir nos nouveauxcompagnons… ».

LES ROBOTS ET LA SCIENCE-FICTION

Les robots ont existé de façon imaginaire bien avant dedevenir des réalités. Ils nourrissent depuis près d’un sièclel’imagination des auteurs de livres et des réalisateurs decinéma fascinés par l’idée de machines qui pourraient secomporter comme des êtres humains. On y retrouveposés les principaux problèmes liés à la nature desrobots et aux conséquences de leur généralisation.

En littérature

« On peut définir la science-fiction comme la branche dela littérature qui se soucie des réponses de l’être humainaux progrès de la science et de la technologie »

(Isaac Asimov).

Deux courants dominent.Le premier est symbolisé par Isaac Asimov (1920-1992),le plus important des auteurs de science-fiction.

Dans les années 30-40, à l’image d’un monde en malaise,les fictions de second ordre se multiplient avec desrobots destructeurs.

Pendant la période de la guerre froide, les thèmes serenouvellent dans quatre directions caractéristiques :l’horreur atomique, les mutations provoquées parl’atome, les invasions d’extraterrestres menaçants, laconquête de l’espace et la politique-fiction.

A la fin des années 60, trois films vont revitaliser le genre :Le voyage fantastique de Richard Fleischer (1966),La Planète des singes de F. J. Schaffner (1967) et2001, l’odyssée de l’espace de Stanley Kubrick (1968).C’est ce dernier qui contient en germe toute laproduction à venir. Il s’interroge sur la place de l’hommedans l’univers, rattrape le temps perdu par le cinéma descience-fiction dans l’intégration des récentes donnéesscientifiques et, enfin, accorde une exigence extrême àla qualité des effets spéciaux.

Les nouvelles technologies cinématographiques desannées 80 (trucages sophistiqués et introduction del’ordinateur) vont permettre de revisiter avec plus d’éclatdes thèmes anciens. Avec en particulier La guerre desétoiles de George Lucas (1977), qui relance aussi bienl’engouement pour la science-fiction que pour les robots,et Blade Runner de Ridley Scott (1982) qui transpose àl’écran l’intrigue de Philip K. Dick mettant en scène desrobots indifférenciables de l’homme. D’autres cinéastesvont imposer une image forte du robot-machine dont ladétermination ne faillit jamais, notamment JamesCameron avec Terminator (1984).


Androïde : robot qui imite parfaitement l’homme.Automate : appareil présentant l’aspect d’un être animéet capable d’en imiter les gestes.Bionique : science qui étudie les phénomènes et lesmécanismes biologiques en vue de leurs applicationsindustrielles.Capteur : élément qui permet de détecter des informa-tions telles que la température, le bruit, la lumière et deles envoyer vers un système plus complexe.Domotique : robotique et informatique au service de lamaison de demain.Humanoïde : robot qui ressemble aux êtres humains.Ex. : Asimo.Intelligence artificielle : terme désignant toutes les techno-logies qui ont pour but de donner à des machines (automa-

tes, robots) des facultés de perception, de raisonnement sui-vant une démarche proche de l’intelligence humaine.Nanotechnologie : développement technologique sesituant au niveau de l’atome.Robot : machine dotée d’une mémoire et d’un programmecapable de se substituer à l’homme pour effectuercertains travaux.Robotique : étude et mise au point de machinesautomatiques qui permettent de remplacer ou prolongerles fonctions de l’homme.Science-fiction : genre littéraire ou cinématographiquequi nous transporte dans un monde fictif (autres temps,le plus souvent le futur, autres lieux) pour nous amener ànous interroger sur certaines conséquences du progrèsscientifique et sur le devenir de l’humanité.

GLOSSAIRE

Aujourd’hui, quelques films isolés tentent de créer denouvelles intrigues autour du problème du développementde l’affectif chez le robot. Citons A.I. Artificial Intelligence deSteven Spielberg (2001) et I, Robot d’Alex Proyas (2004).

Désertant quelque peu le cinéma, la science-fictionn’aurait-elle pas migré dans les jeux vidéo ou le multimédia,laboratoires visuels et sonores du XXIe siècle ?

En conclusion, reprenons la phrase de PhilippeBreton, anthropologue au CNRS : « Il est indéniableque le champ de la science-fiction et celui de larecherche en robotique, et en intelligence artificielleplus particulièrement, agissent mutuellement l’unsur l’autre. Par exemple, Isaac Asimov a écrit lesTrois Lois fondamentales de la robotique, règles àrespecter pour aller vers une évolution souhaitablede la robotique. La plus importante tient en cettephrase : un robot ne doit jamais nuire à un êtrehumain. Ce précepte a fortement conditionné toutesles recherches actuelles. »

Ajoutons, enfin, que metteurs en scène etromanciers présentent à travers leurs œuvres unevision prospective des problèmes qui pourraientdécouler de l’arrivée dans notre vie quotidienne derobots de plus en plus nombreux et de plus en plusévolués et que, en ce sens, ils nous invitent àréflexion et interrogation.

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La science-fictionLivresGrenier, Christian – La science-fiction – CollectionMégascope, Nathan, 2004Manfrédo, Stéphane – La science-fiction aux frontièresde l’homme – Gallimard Découvertes, 2000Canvat, Karl – La science-fiction : vade-mecum duprofesseur de français – Didier, 1991Romer, Jean-Claude / Tchernia, Pierre – 80 grandssuccès de la science-fiction – Casterman, 1989Aumont, Yves / Saurat, Thierry – Cinémas de science-fiction – L’Atalante, 1985

RevuesLa science-fiction – Textes et documents pour la classen° 715, 1er mai 1996Littérature des mondes possibles – Dossiers & DocumentsLittéraires – Le Monde n° 41, octobre 2003

Siteshttp://perso.wanadoo.fr/monot.jc/Un site complet sur Asimov.http://www.chez.com/cinematech/index.htmlUn site sur les robots au cinéma.http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosrob/accueil/decou-vrir/index.htmlUn dossier complet du CNRS sur les robotshttp://www.robotblog.fr/ Un blog sur les robots

PISTES BIBLIOGRAPHIQUES ET SITOGRAPHIQUES

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