Le matériau qui pense – sans cerveau
L'acier se plie, le caoutchouc s'étire, les matériaux réagissent toujours de la même manière aux forces. Jusqu'à maintenant. Des chercheurs de l'Université d'Amsterdam ont développé un métamatériau qui apprend, oublie et s'adapte de manière flexible, sans cerveau central ni code de programmation. L'étude a été publiée dans "Nature Physics" et marque un changement de paradigme dans la science des matériaux.
Le matériel se compose d’une chaîne d’articulations identiques, reliées par une structure élastique. Un microcontrôleur intégré mesure la position actuelle, mémorise les états passés et échange des informations avec les éléments voisins. Le comportement global résulte de l’interaction de nombreuses unités simples. Exactement comme chez les organismes simples qui réagissent à leur environnement sans cerveau complexe.
Apprentissage par la répétition
Des articulations individuelles sont placées dans des positions définies, les autres éléments sont déplacés progressivement vers une structure cible. En plusieurs passages, appelés « époques » dans l’expérience, les microcontrôleurs adaptent les couples de rotation. La rigidité et les interactions au sein de la structure changent. L' »information » n’est pas externalisée dans un logiciel, mais directement stockée dans la structure physique. Le premier auteur, Yao Du, résume ainsi la situation : « Dès que le système commence à apprendre, les possibilités d’évolution semblent presque illimitées »
Trois capacités en un seul
Le système maîtrise trois propriétés qui étaient jusqu’à présent réservées aux systèmes biologiques. Il apprend de nouveaux modèles de réaction à des entrées définies. Il enregistre simultanément plusieurs états et passe de l’un à l’autre en fonction de l’entrée. Des travaux antérieurs du laboratoire avaient déjà montré que de telles structures pouvaient se déplacer sans commande centrale. Ce qui est nouveau, c’est la capacité d’adaptation, car le matériau choisit sa forme de mouvement en fonction du stimulus environnemental.
Champs d’application et prochaines étapes
L’équipe de recherche voit le plus grand potentiel dans les composants adaptatifs qui s’adaptent à des charges variables, dans la robotique logicielle sans commande centrale, ainsi que dans les systèmes destinés à des environnements non structurés comme l’exploration. À partir d’août 2026, la recherche sera développée à Amsterdam en collaboration avec le groupe « Learning Machines ». L’agenda de recherche néerlandais NWA consacre en 2026 une priorité aux matériaux capables d’apprentissage. Outre les questions techniques, l’accent sera alors mis sur le contrôle et l’utilisation sûre.
La frontière entre matériau et machine s’estompe
Les matériaux passifs sont remplacés par des systèmes adaptatifs dont les propriétés se modifient activement. A l’avenir, il faudra intégrer un comportement dépendant du temps et la gestion de conditions incertaines, ce que l’on appelle des scénarios stochastiques. Cela augmente la robustesse et rend la technologie apte à être utilisée dans des environnements réels. L’intelligence ne résulte pas d’une commande centrale, mais de l’interaction de nombreux éléments simples.