jump to navigation

Un exemple de cours de robotique Algora sous microbit: la synchronisation des vers luisants 19 avril 2018

Par Thierry Klein dans : Speechi.
Lu 7 fois | trackback

La philosophie des cours Algora : comprendre la beauté du monde qui nous entoure

L’objectif profond de nos cours Algora est de faire comprendre aux enfants le fonctionnement du monde qui les entoure, et qui les entourera de plus en plus: celui de la révolution numérique. La révolution numérique a commencé au début des années 2000 et est toujours en cours. Pour la comprendre, il faut savoir programmer et surtout raisonner à l’aide d’algorithmes.

Les machines programmées étudiées dans notre cursus de programmation de robots Algora (qui s’étend sur 3 ans) couvrent un spectre d’applications extrêmement vaste (voitures intelligentes, machines outils, robots “aspirateurs intelligents”, robots “de combat”, jeux vidéos programmés – voir ci-dessous) et nous avons aussi un certain nombre d’exemples qui nous sont inspirés par la nature. Par exemple, je suis très fier de ces robots qui marchent (mille-pattes, puis araignée, puis chien puis robot bipède), où nous apprenons à l’enfant les principes de la marche, puis de l’équilibre de façon à ce qu’il puisse ensuite les programmer.

Le cas des vers luisants

Avec cet exemple des vers luisants, nous allons au coeur même de la compréhension de la nature, qui fonctionne elle aussi, parfois, par algorithme. Les vers luisants dans la nature clignotent ensemble, ils se synchronisent entre eux. Mettez 1000 vers luisants ensemble, ils clignotent au départ de façon non synchronisée puis, progressivement, ils vont se mettre à clignoter ensemble. Le mécanisme de cette synchronisation est resté longtemps mystérieux et a été découvert en 1992. Tous les verts luisants sont munis d’une horloge biologique interne qui définit le rythme des clignotements. Ces horloges sont au départ désynchronisées, mais quand un ver luisant clignote à proximité, le ver luisant qui voit la lumière avance légèrement son horloge et, par un mécanisme qu’il est extrêmement difficile de comprendre sans le réaliser, cela suffit pour que tous les vers luisants se synchronisent progressivement, même s’ils sont des dizaines de milliers.

(Ci-dessous, une vidéo de vers luisants dans la nature)

C’est un vrai cas d’intelligence collective: un ordinateur central, aussi puissant soit-il, aurait beaucoup de mal à synchroniser les vers luisants dès que le nombre dépasse quelques centaines. Avec une intelligence minimale (quelques centaines de neurones) et une horloge interne, la nature parvient sans effort à créer ce phénomène.

C’est magique, incroyable ou miraculeux, selon l’angle sous lequel on envisage la question. (Nous ne rentrons pas dans ces considérations dans nos cours, nous cherchons à faire sentir à l’enfant que tout ceci est tout simplement beau).

Les fonctions de communication de robots sur la carte microbit

J’ai expliqué dans un billet précédent qu’un des avantages de la carte microbit est qu’elle possède des fonctions d’émission de signal radio à la fois très avancées et très simples à mettre en place. Il est possible, avec une vingtaine de lignes de code, de synchroniser entre eux autant de vers luisants numériques qu’on veut, c’est très simple à réaliser. Les deux lignes qui comptent, tout le monde peut les comprendre:

/

Et les enfants, comme nous, même après avoir programmé les vers luisants, passent du temps à essayer de comprendre comment cela se passe. Essayez: avec 2 verres luisants, on comprend. Avec 3, va encore. Au delà de 4 ou 5, notre capacité de réflexion explose: on ne peut plus que constater que ça fonctionne.

(Ci-dessous, une vidéo des vers luisants virtuels)

Les algorithmes distribués au coeur de la nature

Il y a tout une classe d’algorithmes dit “distribués” ou “collaboratifs” où un comportement apparemment très complexe est obtenu à partir de choix très simples, effectués par chacun des agents: la forme que prennent les nuages d’oiseaux dans le ciel (ou les bancs de poisson dans l’eau), la façon dont les chiens de berger rangent les moutons, etc. La découverte de ces algorithmes s’effectue de façon très progressive et a commencé il y a une vingtaine d’années. Nous tentons de les faire pressentir aux enfants, mais évidemment, dans notre cursus plus avancé, pour le lycée ou l’enseignement supérieur, nous irons plus loin (1).

Lorsque nous arrivons à faire marcher nos robots, nous reconstituons la nature (la plupart du temps assez maladroitement, il faut bien l’avouer !). Lorsque nous faisons clignoter nos vers luisants virtuels, nous la comprenons réellement, nous sommes au cœur de ce qui fait la nature.

(1) Et dans le supérieur, ou en Terminale, on doit sans doute, avec quelques précautions opératoires, pouvoir faire communiquer les vers luisants au son, les éloigner de quelques mètres et synchroniser les horloges en mode “relativité restreinte”, le son jouant le rôle de la lumière. Je rappelle que ce problème de synchronisation est au cœur de la théorie de la relativité. Même avec 2 vers, ceci est intéressant car il y a très peu de façon d’observer la relativité restreinte.

Billets associés :

Commentaires»

no comments yet - be the first?