Les robots dotés d'intelligence artificielle pourraient constituer la prochaine grande plateforme après les smartphones.
Le Japon parie que la prochaine technologie universelle, après le smartphone, ne tiendra pas dans votre poche. Elle pourrait plutôt se déplacer ou s'installer dans votre salon.
Dans le cadre du programme de recherche Moonshot, financé par l'Agence japonaise pour la science et la technologie, des universités et des laboratoires de tout le Japon œuvrent à la réalisation d'une vision ambitieuse pour 2050. L'un des objectifs les plus ambitieux est d'intégrer des robots dotés d'une intelligence artificielle apprenante dans la vie quotidienne, notamment dans le domaine des soins aux personnes âgées.
Il s'agit du troisième objectif de l'initiative Moonshot, qui vise à relever un défi bien réel. Le Japon connaît un vieillissement rapide de sa population et un besoin croissant d'aide aux personnes âgées ou malades. L'idée est de concevoir des robots capables de prendre en charge les tâches quotidiennes telles que la cuisine, le ménage et les soins d'hygiène, afin que les aidants humains puissent se concentrer davantage sur le soutien émotionnel et l'amélioration de la qualité de vie.
Sous le capot, cette future robotique d'assistance repose en grande partie sur des technologies informatiques et de jeu bien connues. Les GPU NVIDIA, les modules Jetson et les ordinateurs portables équipés de cartes graphiques RTX sont au cœur de la manière dont ces robots voient, pensent et apprennent.
Les GPU NVIDIA à l'œuvre : comment les robots AIREC apprennent à prendre soin des autres
La principale famille de robots d'assistance aux personnes âgées de ce projet s'appelle AIREC, acronyme de « IA pilotée par robot pour l'accompagnement et les soins ». Cette famille comprend différents modèles, chacun conçu pour des tâches spécifiques et fonctionnant grâce à différentes plateformes NVIDIA.
Le robot le plus grand et le plus mobile de la gamme s'appelle Dry AIREC. Il est équipé de deux GPU NVIDIA embarqués. Ces GPU prennent en charge les calculs complexes nécessaires à l'intelligence artificielle et à la prise de décision en temps réel. Cela inclut notamment la compréhension de la posture d'une personne, la planification de ses mouvements et le contrôle des nombreux moteurs et articulations impliqués dans une assistance physique sécurisée.
Une autre plateforme clé du projet est AIREC Basic. Ce robot est principalement utilisé pour la collecte de données et l'entraînement d'un modèle de base de mouvement. Au lieu d'utiliser un GPU de bureau complet, AIREC Basic utilise trois modules NVIDIA Jetson Orin NX. Ce sont des systèmes compacts et économes en énergie, conçus pour l'IA embarquée, dont le principe est similaire à celui d'intégrer un mini-processeur et un GPU capables de gérer des jeux directement dans un robot.
L'exécution de l'IA en périphérie est cruciale pour ce type d'application. Les robots d'assistance nécessitent une faible latence de réponse et ne peuvent pas toujours dépendre d'une connexion au cloud. Grâce aux modules Jetson Orin NX, ils peuvent traiter les données des capteurs, exécuter des réseaux neuronaux et réagir aux situations directement sur le robot.
Les robots n'apprennent pas seulement dans le monde réel. NVIDIA Isaac Sim, un framework de simulation robotique open source, est utilisé pour entraîner et tester virtuellement les robots AIREC. Grâce à la simulation, les développeurs peuvent modéliser des environnements, exécuter des milliers de scénarios et affiner le comportement des robots sans mettre en danger la sécurité des personnes. Des tâches telles que l'estimation des forces entre objets, la planification des déplacements autour des lits et l'interaction avec des objets fragiles peuvent être simulées à grande vitesse.
D'après les chercheurs, les progrès fulgurants de l'IA générative et de l'accélération GPU ces cinq dernières années ont transformé ce qui relevait autrefois de la science-fiction en une réalité prototypable. Les GPU, reconnus des joueurs pour le ray tracing et leurs performances à fréquence d'images élevée, équipent désormais des robots humanoïdes qui pourraient un jour venir en aide à nos grands-parents.
Formation des robots aux soins du monde réel
Plusieurs équipes de recherche travaillent sur les compétences spécifiques en matière de soins dont ces robots auront besoin. Leurs travaux ne se limitent pas aux tâches ménagères courantes, mais portent sur des missions très délicates habituellement confiées à des soignants qualifiés.
Parmi les principales activités en cours de développement, on peut citer :
- Changer les couches et aider aux soins d'hygiène
- Aider les patients à prendre des bains en toute sécurité
- Fournir une aide pour les repas
- Repositionner les patients au lit pour prévenir les escarres
L'un des projets phares de cette initiative est mené par des chercheurs en bio-ingénierie de l'Université de Tokyo. Leurs travaux portent sur l'automatisation des changements de position au lit à l'aide d'un robot humanoïde. Il s'agit d'un défi complexe, car le robot doit comprendre la position du corps du patient, son état de santé et son niveau de confort, puis appliquer la force adéquate aux endroits appropriés.
Pour entraîner les robots Dry AIREC à cette tâche, l'équipe a utilisé des ordinateurs portables équipés de cartes graphiques NVIDIA RTX. Ces cartes graphiques accélèrent plusieurs charges de travail exigeantes :
- Estimation de la posture en 3D pour comprendre comment un patient est allongé dans son lit.
- Calculs de trajectoire pour planifier des déplacements sûrs pour les bras du robot
- Estimation de la force pour prédire la pression à appliquer et à quel moment.
Le robot utilise des caméras grand angle et de profondeur pour capturer une vue détaillée du patient et de son environnement. Les données de mouvement fournies par le personnel soignant qualifié sont enregistrées puis utilisées pour calculer des trajectoires de mouvement idéales. Ces trajectoires guident le robot dans ses mouvements d'épaules, de genoux et d'autres parties du corps, sans provoquer de douleur.
Le système prédit également la pression nécessaire aux points de contact clés. En combinant les estimations de temps et de force, le robot peut effectuer un repositionnement avec des mouvements contrôlés et sûrs.
Des expériences préliminaires ont été menées sur des mannequins afin d'optimiser les algorithmes sans risque. À mesure que les modèles et les systèmes de sécurité s'amélioraient, la recherche s'est orientée vers des tests rigoureux impliquant des participants humains. Ces travaux se poursuivent, avec des améliorations constantes en matière de confort, de fiabilité et de précision.
Pour certains chercheurs, ce projet ne se limite pas à la robotique ou aux tests d'intelligence artificielle. Il revêt une profonde signification personnelle. Face au vieillissement de leurs proches, la perspective d'appliquer l'expérience de la robotique médicale aux soins concrets les incite à concevoir des systèmes non seulement performants, mais aussi sûrs, fiables et centrés sur l'humain.
L'équipe Moonshot, qui travaille sur cet objectif, présentera ses avancées lors du Symposium international sur l'intégration des systèmes de 2026. Pour l'heure, ses travaux montrent comment des technologies bien connues des ordinateurs de jeu et des stations de travail d'IA s'étendent à de nouveaux horizons. La même architecture GPU qui permet des jeux à fréquence d'images élevée et des simulations 3D sert également à entraîner des robots susceptibles de transformer la manière dont les sociétés prennent soin de leurs aînés dans les décennies à venir.
Article et image originaux : https://blogs.nvidia.com/blog/japan-science-technology-agency-develops-moonshot-robot/
