des robots et des hommes

Transcription

Juillet 2010
GUIDE PÉDAGOGIQUE
DES ROBOTS ET DES HOMMES
Dossier enseignant
Ce Guide a été conçu et réalisé par le CRDP de PoitouCharentes.
L'objectif général est de fournir aux enseignants des
pistes de travail, des propositions d'activités dont ils
pourront s'inspirer pour conduire un projet pédagogique
ou tout simplement pour donner du sens à la visite de
leur classe au Futuroscope, pour qu'elle devienne une
étape dans un processus d'apprentissage plus général.
Consultez les mises à jour des guides pédagogiques
sur education • futuroscope • com
SOMMAIRE
Les robots au Futuroscope
Présentation du Guide
Fiches d’activités
Points d'entrée dans les programmes
Éléments de corrigés
Fiches d’activités encartées
Ressources documentaires
Glossaire
Pistes bibliographiques
et sitographiques
p. 2
p. 3
p. 3
p. 3
p. 4
p. 7
p. 11
p. 12
05 49 49 30 20
LES ROBOTS AU FUTUROSCOPE
Danse avec les Robots
Cette attraction spectacle inédite est présentée dans un
nouveau pavillon au design high tech. Elle met en scène
dix robots géants qui dansent sur une chorégraphie
originale et insolite, rythmée par différentes séquences
musicales (salsa, disco, hip-hop…).
On peut choisir d’être observateur depuis la mezzanine
surplombant l’attraction ou acteur, chaque robot
accueillant deux passagers dans des sièges articulés.
Dans les deux cas, l’expérience est saisissante et emporte
chacun dans un tourbillon de sensations.
Les robots danseurs
Il s’agit de robots adaptés de l’industrie automobile d’une
hauteur de sept mètres. Ils tournent autour de six axes et
savent composer d’innombrables combinaisons de
mouvements. Capables d’accélérations proches de celles
d’une Formule 1, ils allient vitesse et force puisqu’ils
peuvent soulever 500 kg de charge tout en garantissant
sécurité et fiabilité grâce à la technique éprouvée des robots
industriels. Ils sont développés par l’entreprise KUKA, un
des trois leaders mondiaux de la robotique industrielle.
La chorégraphie
Elle a été conçue par Kamel Ouali qui signe ici une
performance artistique unique : faire danser des robots.
Parallèlement à ce ballet, est projetée sur un écran de
33 mètres de long la chorégraphie qu’il a réalisée avec
ses meilleurs danseurs. Kamel Ouali est professeur de
modern jazz et hip-hop à l’Académie de Danse
Internationale de Paris, au Conservatoire de Saint-Denis
et de La Courneuve.
Cette attraction est soumise à des conditions de taille (1,20 m minimum)
ou de santé.
Le robot explorateur Spirit
Dans la salle d’exposition précédant à l’attraction Chocs
Cosmiques, les visiteurs du Futuroscope peuvent observer de près la maquette à taille réelle du robot explorateur
de la NASA, Spirit. Il est un des deux robots lancés par la
NASA en 2003 avec pour objectif d'explorer la planète
Mars et en particulier de détecter la présence d'eau.
Trois ans après, sa mission continue.
Guide Pédagogique Des Robots et des Hommes
2
Parc du Futuroscope - CRDP Poitou-Charentes
PRÉSENTATION DU GUIDE
Les points d’entrée de cette thématique sont
donc multiples et complexes.
Le thème des robots est d’une richesse exceptionnelle,
car fortement ancré dans l’imaginaire de tous, et plus
particulièrement des jeunes.
Citons à titre d’exemples (cette liste n’est en aucun cas exhaustive) :
Qu’est-ce au juste qu’un robot ? Comment reconnaître
un robot ? De l’automate à l’intelligence artificielle, une
histoire des robots.
Où sont les robots ? A quoi servent-ils ? Découvrir leurs
champs d’application.
Y a-t-il une science des robots ? Découvrir la complexité
de la robotique, les différentes spécialités scientifiques
et techniques impliquées.
Qui conçoit et fabrique les robots ? Les métiers liés à la
robotique, les entreprises fabriquant les robots.
Pourquoi les robots nous fascinent-ils ? La science-fiction
dans la littérature et au cinéma.
Les robots dans le futur.
L’exploitation pédagogique qui peut en être faite dépasse
largement les programmes disciplinaires (sciences
expérimentales 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, pluridisciplinaires, associant le français, les arts plastiques, l’histoiregéographie, la philosophie, le cinéma… Au collège, cela
peut facilement se concrétiser dans le cadre d’un IDD.
Par ailleurs, les nombreux concours autour des robots
existant sur le plan régional, national, voire international,
peuvent être des supports privilégiés d’actions pédagogiques. Ils permettent de s’inscrire dans une dynamique
de projets, de travail de groupe et de conception. Ils
favorisent les travaux pluridisciplinaires et offrent aux
jeunes une possibilité d’utiliser leurs connaissances
dans un projet motivant.
Ce guide propose :
des suggestions d’activités répondant à quelques-unes
des problématiques énoncées ci-dessus,
des ressources documentaires permettant à l’enseignant
non spécialiste de se familiariser avec le thème,
un glossaire, une bibliographie, une sitographie.
LES FICHES D’ACTIVITÉS
Elles sont destinées pour la plupart à être remplies par les
élèves, et donc photocopiables. Les différentes activités
sont réalisables individuellement ou en petits groupes.
Seules quelques activités pourront être réalisées pendant
la visite. D’autres nécessitent une recherche documentaire
qui peut être faite avant ou après la visite (cela rentre
parfaitement dans le cadre des validations de certains
items du B2i école, collège et lycée). D’autres enfin ne
pourront être réalisées qu’après la visite. Le mode
d’utilisation de ces fiches est laissé bien sûr à l’initiative des
enseignants. Elles s’adressent, selon les thématiques retenues, à des niveaux de classe variés (de l’école primaire au
lycée), mais la plupart d’entre elles pourront être adaptées
aux différents niveaux par les enseignants, la démarche et
le cheminement proposés pouvant servir de pistes.
initiation au pilotage de systèmes automatisés.
Socle commun - Lycée
Se familiariser avec les processus automatisés, prendre
conscience des implications éthiques des progrès scientifiques et techniques.
Seconde
Enseignement d’exploration : Sciences de l’ingénieur : La
bionique : Prothèse, robots humanoïdes, drones, solutions techniques recopiant le vivant
1re et Terminale STI
Etude des systèmes techniques industriels, comprendre la
structure et le fonctionnement des systèmes automatisés.
Terminale
Philosophie : « Le vivant », « La matière et l’esprit » : La
raison et le réel - Théorie et expérience.
Les points d’entrée dans les programmes
Lycée professionnel
BAC Pro
Ecole élémentaire
Cycle 3 - Sciences expérimentales et technologie :
Pilotage de systèmes de production automatisée –
Electrotechnique.
Préparer les élèves à s’orienter dans les sociétés où les
objets techniques jouent un rôle majeur.
BEP
Collège
5e, 4e - Français
L’ouvrage Les robots d’Isaac Asimov figure dans la liste
proposée dans les I.O. (Instructions Officielles).
Maintenance des produits et équipements industriels –
Maintenance des systèmes mécaniques automatisés –
Maintenance des équipements de commande des
systèmes industriels.
Tous niveaux technologiques
CAP
Appréhender la robotique, la robotique dans les projets,
Conduite de systèmes industriels.
3
ÉLÉMENTS DE CORRIGÉS
Fiche 1 HISTOIRE DES ROBOTS
est fixé le robot : 1020 mm. La partie hachurée représente
l’espace de sécurité indispensable aux personnes lorsque le
robot est en mouvement. Pour réaliser sa chorégraphie, le
robot doit être connecté à l’armoire de commande du système.
2 Origine du mot « automate » : la Grèce. Pays de
l’écrivain Karel Capek : la Tchéquie. Créateur de Robbie
« le gentil robot » : Isaac Asimov. Dénomination des 3 lois
de 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 êtres
humains, sauf si de tels ordres sont en contradiction
avec la première loi.
Loi 3 : un robot doit protéger son existence dans la mesure
où cette protection n’entre pas en contradiction avec la
première ou la deuxième loi.
4 Pays à avoir le plus développé la recherche en robotique :
Etats-Unis, Japon.
Pistes d’activités
Demander aux élèves de choisir le modèle de robot
qui les a particulièrement impressionné lors de leur
visite au Futuroscope, puis proposer de :
Rédiger un texte décrivant ce robot au présent de l’indicatif : indices de forme, de taille, de couleurs, description de tâches, de gestes. A-t-il la capacité de
voir, de toucher, de communiquer, de se déplacer ?
Vocabulaire technique approprié éventuellement.
Rédiger un texte argumentatif en faveur de la création
du robot choisi.
Fiche 2 QU’EST-CE QU’UN ROBOT ?
Fiche 4 L’ENTREPRISE KUKA
1 Schéma à lire du haut en bas : machine, robot, ordinateur.
2 Liaisons : Ordinateur – Intelligence ; Robot – Outil
intelligent ; Machine – Outil.
3 Tableau complété à lire du haut en bas : robot ; machine ;
ordinateur ; machine ; robot.
1, 2 et 3 Entreprise créée en 1898 en
Allemagne. KUKA signifie : « Keller
und Knappich Augsburg ».
4 Les activités de départ sont la
production d’éclairages intérieur et
public, d’appareils ménagers et de
phares automobiles.
5 Le soudage par résistance électrique permet à l’entreprise
de 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 en
1971. 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 les
commercialise. Elle vend aussi des commandes, des
logiciels et des unités linéaires.
14, 15, 16 et 17 Elle est à la troisième place au niveau
mondial. Elle emploie 1 100 personnes en Allemagne,
2 000 personnes dans le monde. Son chiffre d’affaires en
2004 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 des
aiguilles d’une montre : Royaume-Uni, Belgique,
Allemagne, Norvège, Suède, Russie, Pologne, Hongrie,
Autriche, Italie, Suisse, Espagne, Portugal.
20 Entreprise multinationale.
Fiche 3 LES ROBOTS AU FUTUROSCOPE
2/5 : 1 La mission spatiale américaine s’appelle Mars
Exploration Rover (MER). 2 La mission a pour but une
exploration géologique de la planète Mars. 3 La fusée de
lancement est la fusée Delta II. 4 Le voyage a duré environ 8 mois. 5 Le mot « rover » a remplacé le terme « astromobile ». 6 Origine du nom Spirit : c’est une petite fille de
9 ans qui l’a trouvé en gagnant le concours organisé par
la société LEGO pour trouver des noms possibles.
7 Schéma complété (en partant du haut à gauche dans le
sens des aiguilles d’une montre) : caméras panoramiques, antennes, roue, bras robotisé, panneau solaire.
8 Les panneaux solaires.
4/5 : 1 Les robots industriels KUKA sont classés suivant
leurs 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 sur
l’axe A6.
5/5 : 7 Hauteur maximale nécessaire pour le fonctionnement
en toute sécurité : 6,303 m. Diamètre de l’espace pour le
fonctionnement à 360° : 9,396 m. Hauteur du socle sur lequel
4
Fiche 5 OLIVIER, PILOTE ROBOTIQUE
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 de
fabrication. Normalisé. Courant, habituel. [nom masculin]
Type, norme de fabrication
Electrotechnique : Science et technique des applications
industrielles de l'électricité. L'électrotechnique s'occupe
de la manière dont on peut produire, transporter et utiliser
l'électricité
Electronique : Domaine de la physique appliquée qui traite
de l'élaboration et de l'utilisation pratique d'appareils, en
général des circuits électroniques, dont le fonctionnement
dépend du passage d'électrons pour la création, la transmission, la réception et le stockage des informations.
1, 2 et 3 La passion d’Olivier est l’automobile. Il travaille
chez Renault SAS. Domaine : la robotique.
4 Etapes de fabrication : emboutissage, assemblage,
peinture, montage des équipements.
5 Augmentation des cadences de production, réduction
des tâches fastidieuses pour la main d’œuvre humaine,
limitation des risques d’erreurs, réduction du nombre
d’accidents du travail, augmentation de la qualité assortie
d’économies financières.
6 Responsabilité principale : assurer l’interface entre les
fournisseurs de robots, les équipements connexes et les
usines.
7 Avec les responsables de fabrication, les responsables
de 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 auprès
des fournisseurs, des usines – Amélioration de logiciels
– Formations (auprès des opérateurs de production, des
techniciens de maintenance).
10 Responsable de fabrication – Responsable de
maintenance – Responsable des méthodes – Opérateur
de production – Technicien de maintenance.
11 Projet nouvelle voiture – Nouvelle usine – Définition
des besoins – Cahier des charges – Fabrication chez
fournisseurs – Validation – Test sur site pilote – Mise en
production – Amélioration – Montée en cadence.
Formation : de la phase « Test sur site pilote » à la phase
« Montée en cadence » pour les opérateurs de production
et les techniciens de maintenance.
12 S.A.S (Société par Actions Simplifiée) : La SAS est une
société dans laquelle chacun des associés (minimum 2,
pas de maximum) n'est en principe responsable des
dettes de la société qu'à concurrence de ses apports
personnels. Le capital minimum est de 37000 €. Les
membres de la SAS déterminent librement les organes
de direction et les modalités de décisions collectives.
La SAS peut ne comprendre qu'un associé. Il s'agit de la
Société par Actions Simplifiée Unipersonnelle (SASU).
Fiabiliser : Rendre fiable. A qui on peut faire confiance.
Se dit d'un dispositif qui peut fonctionner correctement
durant un temps déterminé.
Interface : Mise en œuvre physique de règles de
communication entre deux systèmes.
Cahier des charges : Document fourni par le client au
fournisseur, décrivant le plus explicitement possible le
contenu de la prestation attendue et des éventuelles
contraintes concernant les conditions techniques de
production, d'exploitation et de qualité.
Piste d’activités
Faire une recherche sur les formations et les métiers
liés à la robotique (documents et sites de l’ONISEP).
Fiche 6 ROBOTS ET BANDE DESSINÉE
Spirou et Fantasio / Radar le robot
1 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’être
humain est très fragile. 6 Un robot ne ressent rien. 7 La
chute. 8 A partir de deux phrases extrêmes – choc puis
Spirou 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 un
domestique.
Spirou et Fantasio tome 35 Qui arrêtera Cyanure ?
A partir du texte des bulles :
1 L’usine est commandée par Cyanure, robot d’apparence
humaine. 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 aux
valeurs symboliques des couleurs : froid/chaud…
4 Modernité. 5 L’idéogramme évoque la vitesse et non la
propreté.
5
Tableau complété :
Spirou et Fantasio tome 47 Paris-sous-Seine
Décrire les robots :
1 Cela les rend plus humains et finalement moins
inquiétants. 2 Ils ressemblent à des déménageurs. Voir la
puissance de leur bras. 3 Leurs bras longs font penser à
des gorilles. 4 Ils sont gigantesques. 5 Il s’agit probablement 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 est
aussi du genre « fantaisiste » d’où son nom. 9 Non.
10 Le Comte de Champignac prisonnier de la main d’acier.
Tâches et/ou
fonctions accomplies
Lieux
d’implantation
Robots utilitaires
Tâches salissantes
et fastidieuses
Usines et
bureaux
Robots type
« humanoïde »
Personnel de surveillance,
hôtesse d’accueil, aide
ménagère, baby-sitter…
Exécutent plusieurs tâches,
réagissent de façon autonome.
Entreprises
du tertiaire
et maison
Maison
Robots troisième Apprennent le métier sur le tas
en collectant des données sur
génération
le comportement des humains
et en faisant traiter ces
données par les ordinateurs
auxquels ils sont reliés.
Fiche 7 LES ROBOTS ET LE FUTUR
1 L’article du Monde du 2 août 2005
Rubrique : « 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 à
attirer le lecteur, la troisième vise à rassurer le lecteur en
lui montrant que les informations sont sérieuses.
Des entretiens accordés au journaliste par des
spécialistes 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 écran
vidéo, torse carré avec un écran devant et derrière,
2 bras avec 2 mains tournantes à 8 doigts – Eléments qui
le composent : caméra, micro, capteurs, batterie – Mode
de locomotion : 4 roues avec des essieux transformables
en pieds – Tâches et missions : il est multi-tâches : il fait
le ménage, assure la surveillance, lui fait prendre ses
médicaments, 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 recevoir
le robot.
Type de robots
« L’ami » (le mot est répété plusieurs fois) et même « la
seule amie ». « Ce n’est pas une esclave de métal » (l’engin
est 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 problème
de manque de main d’œuvre. Ce qui les différencie des
hommes 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 sans
chauffeurs, robots-serveurs dans les restaurants,
robots-femmes de ménage et baby-sitters, chaînes
de production sans ouvriers dans les usines…
Grâce aux robots les humains n’ont plus besoin de
travailler… ».
La discussion peut être lancée à partir des questions
suivantes :
- Quels seraient les avantages et les inconvénients
de la robotisation ?
- Quels seraient les avantages et les inconvénients
du fait que les humains ne travaillent presque plus ?
6
RESSOURCES DOCUMENTAIRES
CE QUI A CONSTRUIT L’HISTOIRE DES ROBOTS
particulier le célèbre « canard ». Celui-ci allonge le cou
pour aller prendre le grain dans la main, l’avale, le digère.
Après avoir transformé l’aliment en bouillie, il le rejette
par les voies ordinaires, pleinement digéré (réalité ou
supercherie ?).
Si le mot « robot » ne date que du début du XXe siècle
(inventé par le Tchèque Karel Capek en 1921), son concept
est très ancien : il s’y mêle du merveilleux, de l’irrationnel,
du rêve, de l’imagination et, bien sûr, de l’invention
scientifique et technologique (on trouvera dans la fiche
élève « Histoire des robots » quelques dates repères).
A la même époque (1774), l’horloger suisse Pierre
Jacquet-Droz réalise trois automates d’allure humaine.
L’un d’eux peut dessiner avec une finesse digne d’un
artiste. Un autre, une jeune fille, joue du clavecin tout en
observant tour à tour ses mains et sa partition, avant de
faire sa révérence à la fin du morceau. Les automates de
Jacquet-Droz sont réalisés d’une façon tellement
perfectionnée que certains, en Espagne, iront jusqu’à
l’accuser de sorcellerie et demander son arrestation.
Des masques et statues animées aux automates
On retrouve l’évocation de créations mécaniques en
plusieurs endroits tout au long de l’Antiquité. Dans
l’Egypte ancienne, masques et statues animées recélant
des automatismes cachés opèrent de « faux miracles » et
visent à impressionner les foules.
Comment donc définir un automate ?
Le terme vient du grec « automatos » signifiant « qui se
meut par lui-même ».
Reposant à l’origine sur des principes mécaniques, il
apparaît comme la première manifestation d’un
engouement pour une machine capable d’accomplir une
ou plusieurs actions et dont la forme s’apparente à un
organisme vivant.
Il faut noter que, à la différence de son successeur le
robot, l’automate agit d’une façon déterminée et, le plus
généralement, sans référence à une perception du
monde extérieur.
Pour retrouver la trace d’automates s’affirmant ouvertement
comme tels, il faut remonter vers 400 av. J.-C. Un ami du
philosophe grec Platon, Archytas de Tarente, aurait
fabriqué un pigeon de bois qui, à en croire certains
récits, tournait sur lui-même (une rotation probablement
opérée par des jets d’air comprimé).
Lors du Ier siècle, Héron d’Alexandrie, un mathématicien et
mécanicien grec, rédige un traité relatif aux automates et
désacralise au passage les miracles antiques en expliquant
comment ils ont été rendus possibles par une connaissance
de phénomènes physiques et hydrauliques. Avant tout,
Héron pose les principes essentiels à la confection
d’automates, notamment la force élastique et motrice
des gaz soumis à l’action de la chaleur et de la pression.
A l’aube du XIXe siècle, naît la première machine
programmable
Le concept du programme modifiable à volonté va naître
dès le XVIIIe siècle au sein de l’industrie du tissage de la
soie à Lyon. Pour fabriquer des étoffes aux motifs très
compliqués, un tisserand a l’idée d’utiliser une bande de
papier perforée pour contrôler le passage des aiguilles
dans le tissu. Le principe est simple : s’il y a un trou,
l’aiguille passe à travers, sinon, elle se relève. Ce procédé
est automatisé par Vaucanson en 1745. Le tisserand
Jacquard a ensuite l’idée de séparer les cartes
perforées (portant le modèle à réaliser) de la machine
elle-même. Le métier à tisser Jacquard, qu’il inaugure en
1801, devient la première machine automatisant le
traitement de l’information et opérant une distinction
entre la machine et le programme qu’elle utilise.
Il ouvre ainsi la voie aux ordinateurs et robots capables
d’opérer par eux-mêmes.
L’âge d’or des automates
L’évolution des automates à la Renaissance s’explique par
l’apparition, puis la miniaturisation, des mouvements
d’horlogerie. La maîtrise du temps est aussi essentielle aux
automates qu’elle le sera aux robots et aux ordinateurs.
Peuvent être citées à cette période les multiples machines
construites et dessinées par Léonard de Vinci. En 1641,
apparaît la première calculette inventée par Blaise
Pascal : La Pascaline.
Les XVIIIe et XIXe siècles apparaissent vraiment comme
l’âge d’or des automates. Parmi les plus célèbres, ceux
du Français Jacques de Vaucanson (1737-1738), en
7
La révolution informatique au XXe siècle
artificielle qui est née dans le sillage de l’ordinateur, et ce
dans tous les domaines.
C’est au Japon et aux Etats-Unis que les recherches et
les productions sont les plus innovantes, mobilisant les
plus grands laboratoires. Citons :
Robodoc (1992), premier robot pour une opération de la
hanche (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 parmi
les robots humanoïdes les plus élaborés,
Spirit et Opportunity, les robots américains qui
explorent Mars.
Aux alentours des années 40, une évolution majeure se
produit : l’électronique vient prendre la place des rouages
mécaniques, par essence lents et peu maniables.
L’électron, que le Danois Niels Bohr a décrit dans ses
travaux publiés vers 1913, a pour propriété de se
déplacer d’un atome à l’autre à une vitesse vertigineuse :
plusieurs milliers de kilomètres à la seconde. D’où l’idée
de 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 calculerait
à la vitesse de l’électronique et serait donc capable de
traiter d’énormes volumes d’informations codées sous la
forme booléenne (0 et 1). Turing est persuadé qu’une telle
machine manipulant des symboles pourra tôt ou tard
résoudre tous les problèmes qui lui seront soumis et
donc se comparer au mental de l’Homme.
Le premier ordinateur digne de ce nom est inauguré en
février 1946 à l’université de Pennsylvanie. Ce dinosaure
de l’informatique porte le nom d’ENIAC. Il nécessite un
local de 140 m2, pèse 30 tonnes, comporte 18 000 tubes à
vide, nécessite de manipuler des commutateurs et de
brancher plusieurs centaines de câbles. Il n’en sera pas
moins utilisé pendant près de quinze ans à l’université de
Harvard à Boston.
L’invention du transistor (petit composant qui permet de
diriger et réguler le courant électrique) et du circuit
intégré accélère la révolution informatique.
Telle est l’histoire du robot… Quant à sa mission, elle
paraît inscrite dans son étymologie. Celui qui a pour la
première fois employé le terme, Karel Capek, ne l’a pas
choisi 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 de
points communs entre eux. Ce même terme désigne en
effet aussi bien des robots peintres ou des robots soudeurs
dans l’industrie automobile, que des robots jouets ou des
robots pour explorer Mars ou des robots humanoïdes.
Les définitions trouvées dans les dictionnaires rendent
difficilement compte de cette diversité. Par exemple,
celle du dictionnaire Hachette mentionne : « Machine
dotée d’une mémoire et d’un programme capable de se
substituer à l’homme pour effectuer certains travaux ».
L’appellation « robot » doit répondre au moins aux deux
critères suivants :
un robot est une machine capable de se mouvoir ou de
mouvoir un des éléments qui le composent,
un robot est capable de réaliser des tâches diverses
reproduisant des caractéristiques humaines ou animales.
Les robots les plus récents doivent aussi savoir s’adapter
à leur environnement.
L’arrivée des ordinateurs qui automatisent joue un rôle
majeur dans l’élaboration des machines intelligentes
que sont les robots.
A partir du milieu du XXe siècle, des robots de
plus en plus nombreux dans tous les domaines
Les premiers robots remontent aux années 1940-1950. A
cette époque, le docteur Grey Walter conçoit deux
tortues mécaniques, premiers robots mobiles autonomes.
Le premier robot industriel est installé en 1961 dans une
usine General Motors aux Etats-Unis. Unimate est un
bras mécanique qui permet de démouler des coques
métalliques chaudes. Cinq ans plus tard, les robots se
généralisent dans tous les domaines de montage des
usines automobiles.
En 1967, apparaît le premier robot mobile contrôlé par
ordinateur, développé par les Américains, et, en 1973, au
Japon, naît le premier robot humanoïde (robot qui
ressemble à un humain).
L’arrivée de robots de plus en plus sophistiqués va se
faire parallèlement au développement de l’intelligence
Chaque robot a un fonctionnement propre, selon ses
fonctions et ses propriétés mécaniques (structure,
capteurs) et logicielles. Les robots les plus simples ont
trois composants de base qui assurent : la mobilité
(ex. : roues), la détection sensorielle (ex. : capteurs),
l’intelligence (ordinateur).
8
LES ROBOTS AUJOURD’HUI
DANS LE MONDE
- classe 5 : les robots à commande numérique ; la différence avec la classe 4 tient dans le fait que c’est un
programme qui a appris la tâche à exécuter au robot ;
- classe 6 : les robots autonomes, intelligents, capables
d’appréhender leur environnement pour s’y adapter et
remplir ses objectifs.
en fonction des champs d’application : on peut retenir
celle du CNRS :
- les robots qui explorent des lieux à la place de l’homme
parce que ces lieux sont dangereux, inaccessibles à
l’homme, où la nature du travail à effectuer est désagréable, 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 robots
chirurgicaux qui apportent une plus grande précision au
geste et rendent possible la pratique d’une intervention
à distance, les robots domestiques qui ont pour fonction
de débarrasser l’homme des tâches fastidieuses (tels
que le robot aspirateur ou le robot jardin), les robots
industriels (ces derniers étant les plus nombreux) on les
rencontre dans de nombreux domaines (assemblage
automobile, fabrication de médicaments, agroalimentaire) ; le secteur automobile demeure le plus gros
consommateur de robots à l’échelle mondiale ; dans
cette catégorie, on peut ranger aussi les robots de
loisirs et les robots d’apprentissage ;
- les robots inspirés directement du vivant, du monde
humain ou animal : le développement des androïdes (à
terme, peut-être, l’androïde maison qui pourrait cumuler
toutes les fonctions domestiques) et des animaux de
compagnie.
A partir des années 1990, les robots se multiplient. On les
retrouve dans la plupart des activités humaines. Dans
certains domaines, ils sont même omniprésents. Aussi
a-t-on envisagé de les classer.
Les typologies proposées sont nombreuses. Elles
peuvent se faire :
en fonction de la chronologie :
- robot de 1ère génération : d’une forme minimaliste, il
assure des fonctions telles que la peinture ou la soudure
sur des chaînes de montage ; s’il repose sur des composants électroniques, il n’est pas éloigné des automates car
il est encore dédié à une tâche précise, indépendante de
toute perception ;
- robot de 2ème génération : il intègre des capteurs
qui peuvent examiner l’environnement de façon visuelle
ou tactile ; ce robot modifie son comportement en conséquence de ce qu’il perçoit ;
- robot de 3ème génération : il se montre capable de
prendre des décisions ; c’est le premier pas vers
l’intelligence artificielle.
en fonction de leur niveau technique (classification établie 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 apprise
par un opérateur lors d’un pilotage manuel ;
9
Son œuvre est composée de plusieurs centaines
d’ouvrages. C’est en 1941 qu’il crée le personnage de
Robbie, gentil robot.
D’une façon générale, les robots d’Asimov sont des
créatures sensibles et des serviteurs de l’homme.
En 1950, dans ses nouvelles I, Robot, Asimov énonce les
trois lois de la robotique qu’il a imaginées dès 1940 (il est
d’ailleurs l’inventeur du terme).
• Première Loi : « Un robot ne peut porter atteinte à un
être humain ni, restant passif, laisser cet être humain
exposé au danger. »
• Deuxième Loi : « Un robot doit obéir aux ordres donnés
par les êtres humains, sauf si de tels ordres sont en
contradiction avec la première loi. »
• Troisième Loi : « Un robot doit protéger son existence
dans la mesure où cette protection n’est pas en
contradiction 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 le
dessus sur l’homme en se retournant contre lui.
LES ROBOTS ET LE FUTUR
Il est certes difficile de se projeter dans l’avenir. On peut
néanmoins, à partir des travaux de recherche menés en
particulier au Japon et aux Etats-Unis, donner quelques
tendances 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 pour
composer ou faire des robots (on teste déjà des
éléments biologiques comme capteurs) ;
• la poursuite de l’effort dans le domaine de l’intelligence
artificielle et de la conscience (développement des
androïdes entre autres).
Il est bien difficile de savoir ce qu’il adviendra de toutes
ces recherches. Il est à peu près sûr néanmoins, ainsi
que le dit Philippe Coiffet, directeur de recherches au
CNRS, qu’il y aura « une grande invasion de robots dans
tous les domaines de la vie, à l’image de l’invasion des
ordinateurs qui nous touche aujourd’hui. Le robot à
capacité de projet et à comportement convivial est à
notre portée dans un délai d’une ou deux décennies ».
Il faut aussi noter de très nombreux robots dans la bande
dessinée, au Japon et ailleurs, et ce dès 1930. Ces
créatures mécaniques et surdouées renvoient presque
toujours à des formes humanoïdes plus ou moins
sophistiquées, plus ou moins évolutives. On en trouvera
des exemples dans la fiche d’activités proposée (robot
ouvrier, robot homme à tout faire, androïde…).
Et retenons ce qu’il ajoute : « Nous ne verrons jamais des
machines plus intelligentes que l’homme mais nous
verrons… des machines plus compétentes que l’homme
pour l’exécution d’un grand nombre de services. Il n’y a
donc plus qu’à se préparer à recevoir nos nouveaux
compagnons… ».
Au cinéma
La science-fiction au cinéma ne constitue pas un genre
homogène. Elle est protéiforme dans ses thèmes et ses
modes narratifs.
LES ROBOTS ET LA SCIENCE-FICTION
Les robots ont existé de façon imaginaire bien avant de
devenir des réalités. Ils nourrissent depuis près d’un siècle
l’imagination des auteurs de livres et des réalisateurs de
cinéma fascinés par l’idée de machines qui pourraient se
comporter comme des êtres humains. On y retrouve
posés les principaux problèmes liés à la nature des
robots et aux conséquences de leur généralisation.
Les thèmes sont nombreux, voisins ou liés entre eux : le
voyage dans le temps et dans l’espace, la description ou
les récits d’autres mondes, la vie extraterrestre, la guerre
des mondes, les mutations, les révolutions technologiques, le devenir de l’humanité… Pour le cinéma, la
science-fiction est un réservoir inépuisable de situations
spectaculaires où les effets spéciaux peuvent se
déployer. Quant aux modes narratifs, ils foisonnent : la
fiction spéculative, l’utopie, la féerie scientifique, le
space opera, la politique-fiction dans un premier cercle ;
le fantastique, le merveilleux, l’heroic fantasy et, pourquoi
pas, le film « catastrophe » dans un second cercle.
En littérature
« On peut définir la science-fiction comme la branche de
la littérature qui se soucie des réponses de l’être humain
aux progrès de la science et de la technologie »
(Isaac Asimov).
A l’origine, on trouve Le Voyage dans la Lune de Georges
Méliès (1902). C’est l’Allemagne expressionniste des
années 20 qui donne à la science-fiction au cinéma ses
lettres de noblesse avec Metropolis (1927) de Fritz Lang
qui crée le premier robot, un robot femme.
Deux courants dominent.
Le premier est symbolisé par Isaac Asimov (1920-1992),
le plus important des auteurs de science-fiction.
10
Dans les années 30-40, à l’image d’un monde en malaise,
les fictions de second ordre se multiplient avec des
robots destructeurs.
Aujourd’hui, quelques films isolés tentent de créer de
nouvelles intrigues autour du problème du développement
de l’affectif chez le robot. Citons A.I. Artificial Intelligence de
Steven Spielberg (2001) et I, Robot d’Alex Proyas (2004).
Pendant la période de la guerre froide, les thèmes se
renouvellent dans quatre directions caractéristiques :
l’horreur atomique, les mutations provoquées par
l’atome, les invasions d’extraterrestres menaçants, la
conquête de l’espace et la politique-fiction.
Désertant quelque peu le cinéma, la science-fiction
n’aurait-elle pas migré dans les jeux vidéo ou le multimédia,
laboratoires visuels et sonores du XXIe siècle ?
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) et
2001, l’odyssée de l’espace de Stanley Kubrick (1968).
C’est ce dernier qui contient en germe toute la
production à venir. Il s’interroge sur la place de l’homme
dans l’univers, rattrape le temps perdu par le cinéma de
science-fiction dans l’intégration des récentes données
scientifiques et, enfin, accorde une exigence extrême à
la qualité des effets spéciaux.
En conclusion, reprenons la phrase de Philippe
Breton, anthropologue au CNRS : « Il est indéniable
que le champ de la science-fiction et celui de la
recherche en robotique, et en intelligence artificielle
plus particulièrement, agissent mutuellement l’un
sur l’autre. Par exemple, Isaac Asimov a écrit les
Trois Lois fondamentales de la robotique, règles à
respecter pour aller vers une évolution souhaitable
de la robotique. La plus importante tient en cette
phrase : un robot ne doit jamais nuire à un être
humain. Ce précepte a fortement conditionné toutes
les recherches actuelles. »
Les nouvelles technologies cinématographiques des
années 80 (trucages sophistiqués et introduction de
l’ordinateur) vont permettre de revisiter avec plus d’éclat
des thèmes anciens. Avec en particulier La guerre des
étoiles de George Lucas (1977), qui relance aussi bien
l’engouement pour la science-fiction que pour les robots,
et Blade Runner de Ridley Scott (1982) qui transpose à
l’écran l’intrigue de Philip K. Dick mettant en scène des
robots indifférenciables de l’homme. D’autres cinéastes
vont imposer une image forte du robot-machine dont la
détermination ne faillit jamais, notamment James
Cameron avec Terminator (1984).
Ajoutons, enfin, que metteurs en scène et
romanciers présentent à travers leurs œuvres une
vision prospective des problèmes qui pourraient
découler de l’arrivée dans notre vie quotidienne de
robots de plus en plus nombreux et de plus en plus
évolués et que, en ce sens, ils nous invitent à
réflexion et interrogation.
GLOSSAIRE
Androïde : robot qui imite parfaitement l’homme.
Automate : appareil présentant l’aspect d’un être animé
et capable d’en imiter les gestes.
Bionique : science qui étudie les phénomènes et les
mécanismes biologiques en vue de leurs applications
industrielles.
Capteur : élément qui permet de détecter des informations telles que la température, le bruit, la lumière et de
les envoyer vers un système plus complexe.
Domotique : robotique et informatique au service de la
maison de demain.
Humanoïde : robot qui ressemble aux êtres humains.
Ex. : Asimo.
Intelligence artificielle : terme désignant toutes les technologies qui ont pour but de donner à des machines (automa-
tes, robots) des facultés de perception, de raisonnement suivant une démarche proche de l’intelligence humaine.
Nanotechnologie : développement technologique se
situant au niveau de l’atome.
Robot : machine dotée d’une mémoire et d’un programme
capable de se substituer à l’homme pour effectuer
certains travaux.
Robotique : étude et mise au point de machines
automatiques qui permettent de remplacer ou prolonger
les fonctions de l’homme.
Science-fiction : genre littéraire ou cinématographique
qui nous transporte dans un monde fictif (autres temps,
le plus souvent le futur, autres lieux) pour nous amener à
nous interroger sur certaines conséquences du progrès
scientifique et sur le devenir de l’humanité.
11
Les robots
La science-fiction
Livres
Livres
Coiffet, Philippe – La Robotique : principes et applications –
Paris : Hermès sciences, 1992
Ichbiah, Daniel – Robots, genèse d’un peuple artificiel –
Minerva, 2005
Fiévet, Cyril – Les robots – Collection « Que sais-je »,
Puf, 2002
Leguay, Chantal – Les Robots, une histoire de la robotique –
Paris : IMHO, 2005
Menzel, Peter – Robot sapiens : une espèce en voie
d’apparition – Autrement, 2001
Pour les plus jeunes :
Bridgman, Roger – Les robots au service de l’homme –
Paris : Gallimard, 2005
F. Kaplan – Les machines apprivoisées, comprendre les
robots de loisirs – Vuibert, 2005
C. Fiévet et P. Bultez-Adams – Robots extraordinaires –
FYP éditions, 2006
Grenier, Christian – La science-fiction – Collection
Mégascope, Nathan, 2004
Manfrédo, Stéphane – La science-fiction aux frontières
de l’homme – Gallimard Découvertes, 2000
Canvat, Karl – La science-fiction : vade-mecum du
professeur de français – Didier, 1991
Romer, Jean-Claude / Tchernia, Pierre – 80 grands
succès de la science-fiction – Casterman, 1989
Aumont, Yves / Saurat, Thierry – Cinémas de sciencefiction – L’Atalante, 1985
Revues
La science-fiction – Textes et documents pour la classe
n° 715, 1er mai 1996
Littérature des mondes possibles – Dossiers & Documents
Littéraires – Le Monde n° 41, octobre 2003
Sites
Revues
La locomotion – Textes et documents pour la classe
n° 902, CNDP, 15 octobre 2005
Education technologique n° 20, CRDP VersaillesDelagrave, juin 2003
Sites
http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosrob/accueil/decouvrir/index.html
http://www.vieartificielle.com (le site le plus exhaustif)
http://fr.wikipedia.org/wiki/Robot
http://www.nirgal.net/rover_2003.html
http://www.nirgal.net/nasa_programme.html#mto
Les métiers de la robotique
Livre
GROBOT
Les métiers de l’industrie – Parcours – Construire son
avenir – ONISEP, 2003
Sites
http://www.onisep.fr/onisep-portail/portal/mediatype/html/group/gp/page/interieur.espace.guide.
recherche.globale
Parc du Futuroscope
B.P. 2000
86130 Jaunay-Clan
Tél. : 05 49 49 30 20
e d u c a t i o n •f u t u r o s c o p e •c o m
http://perso.wanadoo.fr/monot.jc/
Un site complet sur Asimov.
http://www.chez.com/cinematech/index.html
Un site sur les robots au cinéma.
http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosrob/accueil/decouvrir/index.html
Un dossier complet du CNRS sur les robots
http://www.robotblog.fr/
Un blog sur les robots
© Photos : Parution novembre 2008. Publication gratuite. ISBN 2-9517802-8-1. ©KUKA - ©Sébastien Czaja/Production AFP/Futuroscope - ©Clear Channel Exhibitions - ©Skertzo - ©Taniou - ©Electrolux - ©Getty Images ©Stockdisc - ©Image 100 Ltd - ©NWave Pictures - ©Sony - ©Poaplume - M. Vimenet, O. Héral, ©Parc du Futuroscope. SEML Nouvelle du Parc du Futuroscope, B.P. 2000, 86130 Jaunay-Clan, RCS Poitiers B 444 030 902.
PISTES BIBLIOGRAPHIQUES ET SITOGRAPHIQUES

des robots et des hommes

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