Les machines de Léonard de Vinci et la bio-inspiration

Peintre, naturaliste, ingénieur, écrivain et inventeur de génie, Léonard
de Vinci est l'un des pères de ce que l'on appelle aujourd'hui le biomimétisme ou la
bio-inspiration .

Agnès Guillot est chercheuse en robotique bio-inspirée à l'Institut des Systèmes
Intelligents et de Robotique de l'Université Pierre et Marie Curie. Elle nous explique les enjeux de la robotique bio-inspirée à travers l'exemple du robot-rat , Psikharpax , conçu pour se déplacer rapidement et sans GPS en territoire inconnu. Les fonctions de ce robot s'inspirent directement des circuits nerveux du rat. Psikharpax est ainsi capable de s'adapter aux changements d'environnement et d'évoluer en autonomie, c'est-à-dire sans intervention humaine. La particularité de Psikharpax comme des autres robots contemporains, qu'ils soient aériens, aquatiques ou terrestres, est sa capacité d'apprentissage. Le temps des automates est clairement révolu : le robot n'est plus une marionnette. Il s'invente lui-même et se veut autonome . Ses capteurs lui permettent d'appréhender les changements de son environnement et de modifier son comportement en fonction... comme le font les animaux dans la nature !

Pour Agnès Guillot, l'approche "animats " (animaux artificiels) est une avancée scientifique récente et importante qui permettra de relancer l'innovation : elle vise moins à reproduire l'intelligence de l'homme qu'à imiter les comportements adaptatifs permettant aux animaux de survivre. Les applications sont innombrables et peuvent déboucher sur la recherche fondamentale, c'est à dire la compréhension du mystère de l'autonomie du vivant...

Agnès Guillot se réjouit de la motivation des jeunes chercheurs en la matière, mais déplore le manque de crédits et de considération des politiques pour cette science d'avenir dont nous voyons pourtant les prémices avec les nanotechnologies.

Parmi les nombreuses
machines terrestres ou maritimes de Léonard de Vinci exposées à la Villette, celles concernant le vol
s'inspirent directement de la nature.

Eric Lapie, commissaire de
l'exposition, nous explique la fascination qu'inspire ce grand homme universel dont les inventions sont restées très longtemps dans l'oubli. Sans fortune, Léonard de Vinci n'a pu protéger ses manuscrits dispersés après sa mort et redécouverts pour certains à partir du XIXème siècle.

Plus transmetteur que concepteur, plus inventeur qu'ingénieur, ne disposant que des technologies de son époque, il a su expliquer dans les moindres détails des mécanismes comme la vis sans fin ou les engrenages. Intuitif et passionné par les techniques, Vinci oscillait en permanence entre tradition antique et tentative d'innovation. Chaque nouvelle idée de machine était pour lui une expérience intellectuelle.

Mais l'homme sait aussi chercher
l'inspiration en lui-même. Léonard de Vinci s'est basé sur le squelette humain
pour créer de nombreux automates destinés à animer les fêtes et les scènes de
théâtre.

Ainsi, ce char qui pourrait ressembler à la première voiture était équipé de ressorts et de systèmes de guidage qui le rendaient autonome sur scène. 

Pour le vol, Léonard de Vinci croyait au vol battu comme celui des oiseaux, défi qu'encore aujourd'hui, nous n'avons pas réussi à relever.

La maquette de sa chauve-souris a probablement inspiré 300 ans plus tard Clément Ader qui pour la
première fois, a fait décoller un avion. Ce mammifère, grâce sa voilure variable et à son sonar ultra performant vole à la perfection, de nuit, en évitant les
obstacles tout en chassant les insectes. Un rêve pour tous les avionneurs,
surtout militaires !

Le  manchot, est un animal fétiche pour le
biomiméticien allemand Rudolph Bannasch. En copiant son aérodynamique, on a
fabriqué des "manchots bionique" capables d'évoluer sous l'eau et dans l'air avec
des performances inégalées. Gonflés à l'hélium, ils volent avec leurs nageoires
devenues des ailes.

Equipés de sonars imités de ceux des dauphins, ils sont
capables de travailler en groupe sous l'eau. Le manchot serait le véhicule
idéal dans l'eau comme dans l'air, un paradoxe lorsqu'on sait que cet oiseau ne
sait pas voler. L'humain a décidément beaucoup à apprendre.

Dans les océans et sur la terre, tout a déjà été inventé par nos prédécesseurs. Mais il faut savoir investir dans la recherche fondamentale sur l'étude du vivant et de son autonomie. Comme nous l'explique Agnès Guillot, la France a beaucoup de retard par rapport à l'Allemagne et les Etats Unis notamment, dans un secteur capital pour notre avenir. On ne comprendra pas en un jour l'adaptation fabuleuse de la nature qui s'étend sur quelques 3,8 milliards d'années.

L'exposition "Projets,
dessins, machines de Léonard de Vinci", c'est à la Cité des
Sciences et de l'Industrie jusqu'au 18 Août 2013.

 Bonus :

Les leçons que nous donne la Nature sont
principalement les suivantes :

Elle utilise une source d'énergie principale, l'énergie solaire, et n'utilise que la quantité d'énergie dont elle a
besoin.

Elle recycle tout; elle utilise largement la coopération; elle parie sur la biodiversité; elle sait trouver les remèdes dans son environnement; elle utilise les contraintes comme source de
créativité.

L'observation
de la nature fait toujours recette: il faut dire que des millions d'années de
sélection naturelle valent plus que toute une batterie de tests industriels. Le
bulbe ajouté à la proue des tankers depuis les années 30 est copié sur le nez
arrondi des dauphins. Il a permis de gagner sur la traînée donc l'énergie nécessaire et donc la consommation.

La
marque Speedo a mis au point une combinaison de natation recouverte d'aspérités
microscopiques, sur le modèle de la peau de requin, qui facilite le glissement
dans l'eau.

Les "winglets", ailes recourbées sur l'extrémité des avions permettent de réduire les tourbillons marginaux et de gagner en traînées. Ils sont inspirés des rémiges du condor.

Au Zimbabwe, l'étude du système de ventilation des termitières a
fait économiser 90% de l'énergie utilisée pour la climatisation d'un immeuble
construit par l'architecte Mike Pearce.

Côté végétal, le Velcro a été inspiré à
l'ingénieur suisse Georges de Mestral par les fruits de la bardane qui
restaient accrochés à ses habits. Et les micro-structures qui donnent à la
feuille de lotus des propriétés auto-nettoyantes sont copiées dans certaines
tuiles, carrosseries et peintures,etc...