Ils étaient déjà capables de se faufiler dans les décombres ou les conduites les plus étroites. Des chercheurs viennent désormais de franchir une nouvelle étape en équipant des cafards cyborgs d’une véritable combinaison de plongée miniature. Grâce à un générateur d’oxygène embarqué, ces insectes peuvent évoluer sous l’eau pendant près de trois heures, avec l’objectif de les utiliser un jour lors d’opérations de secours ou d’inspection.
À première vue, l’expérience semble tout droit sortie d’un film de science-fiction. Un cafard de Madagascar avance au fond d’un bassin, enfermé dans une enveloppe souple et relié à un petit réservoir d’oxygène imprimé en 3D. Sur son dos, des composants électroniques permettent également de guider ses déplacements. Pourtant, ce dispositif est bien réel. Mis au point par des scientifiques de l’université technologique de Nanyang, à Singapour, et de l’université Waseda, au Japon, il transforme un insecte terrestre en plateforme robotique capable d’évoluer sur terre comme sous l’eau. Les travaux ont été publiés dans la revue scientifique Nature Communications.
Une minuscule combinaison de plongée
Le système repose sur une enveloppe souple, flexible et étanche, conçue pour protéger le corps de l’insecte sans l’empêcher de se déplacer. De petits tubes en silicone sont reliés à ses stigmates, les orifices situés sur son abdomen par lesquels il respire. Contrairement aux humains, les cafards ne respirent pas par la bouche ou les poumons. L’oxygène circule directement dans leur organisme à travers un réseau de conduits internes. Les chercheurs ont donc conçu des raccords miniatures capables d’alimenter plusieurs de ces ouvertures respiratoires. À l’arrière de la combinaison, un petit générateur produit de l’oxygène grâce à une réaction chimique entre du peroxyde d’hydrogène et du dioxyde de manganèse. Le gaz est ensuite acheminé vers l’insecte par les tubes en silicone, un fonctionnement comparable, à très petite échelle, à celui de la bouteille portée par un plongeur.
Trois heures sous l’eau
Lors des essais, les cafards équipés du dispositif ont pu respirer et se déplacer dans un environnement submergé pendant près de trois heures. La combinaison a également été testée dans des espaces pauvres en oxygène, comme des tubes fermés simulant des conduites ou des cavités difficilement accessibles. Le défi ne consistait pas seulement à maintenir les insectes en vie. Il fallait aussi préserver leur liberté de mouvement et empêcher l’eau d’endommager les équipements électroniques installés sur leur dos.
Les chercheurs indiquent que les cafards ont conservé un comportement relativement naturel malgré le poids de la combinaison et du système respiratoire. Le dispositif doit toutefois encore être perfectionné avant de pouvoir être utilisé en conditions réelles.
Pourquoi utiliser des insectes plutôt que de petits robots ?
Les cafards présentent plusieurs avantages pour la recherche robotique. Ils sont robustes, économes en énergie et particulièrement efficaces pour se déplacer dans des espaces étroits, irréguliers ou encombrés. Construire un robot miniature capable de reproduire cette agilité reste complexe. En conservant le corps vivant de l’insecte et en ajoutant seulement une électronique de commande, les scientifiques profitent directement de ses capacités naturelles de locomotion.
Ces insectes dits « cyborgs » sont généralement équipés de petits modules électroniques capables d’envoyer de faibles stimulations au niveau des antennes ou de l’arrière du corps. Ces impulsions permettent d’influencer leur direction, sans transformer pour autant l’animal en robot entièrement automatisé. Des caméras, des capteurs de température, de gaz ou de mouvement peuvent également être ajoutés afin de transmettre des informations sur l’environnement traversé.
Explorer des canalisations et des zones sinistrées
L’objectif principal de cette technologie est de pouvoir intervenir dans des lieux trop dangereux ou trop étroits pour les humains. Après une inondation, un séisme ou l’effondrement d’un bâtiment, ces cafards équipés pourraient être envoyés dans les décombres pour rechercher des survivants ou cartographier des cavités. La capacité à évoluer sous l’eau ouvre de nouvelles possibilités. Ils pourraient notamment inspecter des canalisations immergées, des drains, des galeries inondées ou des réseaux souterrains pauvres en oxygène. Leur petite taille leur permettrait de franchir des passages inaccessibles aux drones et aux robots classiques.
Les chercheurs envisagent désormais d’intégrer à la combinaison des systèmes de navigation, des capteurs supplémentaires et des moyens de communication plus performants. Des essais devront également être menés dans des environnements plus proches de véritables zones sinistrées.
Une technologie encore expérimentale
Malgré son apparence spectaculaire, cette combinaison ne signifie pas que des essaims de cafards plongeurs seront prochainement déployés dans les océans. Les expériences ont été réalisées dans des conditions contrôlées, sur des distances limitées et avec un petit nombre d’insectes. La technologie devra encore démontrer sa fiabilité dans une eau trouble, agitée ou contaminée. L’autonomie des équipements électroniques, la transmission des données et la capacité à retrouver les insectes après une mission constituent également des défis importants.
L’utilisation d’animaux vivants équipés d’implants soulève par ailleurs des interrogations éthiques. Les chercheurs précisent que les raccords respiratoires peuvent être retirés sans blesser les insectes, mais le développement de ces systèmes devra nécessairement s’accompagner d’une réflexion sur leurs conditions d’utilisation. À mi-chemin entre la biologie et la robotique, ces cafards plongeurs illustrent en tout cas une nouvelle manière de concevoir les machines. Plutôt que de reproduire entièrement les capacités du vivant, les scientifiques cherchent désormais à les compléter. Une approche étonnante, qui pourrait un jour aider les secouristes à explorer des endroits où ni les humains ni les robots traditionnels ne peuvent s’aventurer.
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