AI et Self-Healing

L’intelligence artificielle dans une direction audacieuse

La science-fiction va jouer un rôle clé dans un cours de la USC (University of Southern California) puisque les étudiants écriront du code informatique pour les menaçants Borg de Star Trek.

Dans un nouveau cours offert par la USC Viterbi School of Engineering, les étudiants écriront du code informatique pour le robot désobéissant de Isaac Asimov, Speedy, et pour la menace sinistre de Star Trek, les Borgs.

Milind Tambe, un professeur associé en science informatique, utilisera les histoires classiques de Asimov at autres sources de science-fiction en tant que données de problèmes pour des instructions à l’Intelligence Artificielle (IA) pour des étudiants qui débute en programmation et qui prépare leur licence (undergraduate) en programmation pour le semestre d’automne.

« La science informatique rattrape les idées qui sont dans ses histoires », a dit Tambe. « Nous allons utiliser la science-fiction comme un ingrédient de plat principal pour enseigner une nouvelle ère importante dans notre discipline ».

Pendant que plusieurs universités utilisent la science-fiction comme moyen d’introduire des concepts de physiques et autres champs d’études, Tambe croit que son cours est le premier du genre dans le champ d’études de la science informatique.

Tambe et la candidate de troisième année en Ph. D. Emma Bowring ont travaillé ensemble pour construire le cours, CS 499, « Agents Intelligents et Science-Fiction ». Bowring sera l’assistant professeur pour le cours dont elle a fait des contributions très significatives pour sa création, a dit Tambe.

Le cours ne se concentrera pas sur les robots comme tel mais sur leurs « esprits » ou « agents », comme ils sont appelés dans le domaine de l’intelligence artificielle. Ce sont des robots virtuels, des entités mécaniques sans corps qui peuvent créer des stratégies pour arriver à des fins et même négocier entre eux pour coopérer.

La science-fiction fournie trois avantages clé dans le cours. Le premier, c’est une grande motivation et fournie un contexte qui génère une excitation sur le sujet de l’intelligence artificielle en général, sur les « agents » et sur les « systèmes agents » en particulier.

Le deuxième, la science-fiction aide aussi à fournir une perspective sur l’avancement de nos recherches et ainsi que sur les limites courantes et les défis futurs de recherche.

Le troisième, la littérature de science-fiction est un bon véhicule pour comprendre les impacts sur la société si l’informatique « basé-agent » réussi vraiment.

La plupart des textes seront des références érudites standard dans le domaine de l’intelligence artificielle. Mais les devoirs vont aussi inclure des films de science-fiction et des émissions de télé, ainsi que des histoires fameuses comme celle de Asimov « Runaround », l’histoire qui a introduit en 1942 les fameuses Trois lois de la Robotiques.

Dans cette histoire qui se déroule en 2015, les astronautes sur la planète Mercure envoient un robot appelé « Speedy » dans une mission vitale mais périlleuse pour rapporter du Sélénium. Plutôt que d’obéir, « Speedy » commence à tourner en rond autour de son objectif.

La raison, que les humains découvrent, est le calcul du robot pour le comportement requis pour se conformer à la deuxième Loi de la Robotique : « Un robot doit obéir aux ordres donnés par un humain ». Cette loi est dans un équilibre délicat avec la nécessité du robot de se conformer à la troisième Loi de la Robotique : « Un robot doit protéger sa propre existence ».

Les humains réussissent à briser le cycle en convainquant « Speedy » qu’ils sont en danger mortel, ce qui amène en jeu la première Loi de la Robotique qui a aussi la plus haute priorité : « Un robot ne peut pas blesser un être humain ou, par son inaction, permettre qu’un humain soit blessé ».

Le syllabus du cours demande aux étudiants d’analyser le raisonnement de « Speedy » avec ce qui est appelé « belief-desire-intention » (croyance-désire-intention) ou logique « BDI », ce qui forme des buts persistants d’ « agent » avec des questions comme ; (a) Expliquez en logique « BDI » la formation de l’obligation de sauver les humains et ; (b) Est-ce que cette obligation est seulement invoquée lorsqu’un humain est en danger ou est-ce présent dans toutes les circonstances ?

Dans un langage plus académiquement traditionnel d’un syllabus de cours, le cours couvrira une introduction aux « agent », théorie élémentaire de décision et raisonnement sous l’incertitude, théorie élémentaire de jeux et travail d’équipe et logiques « BDI » des « agents ».

D’autres sources de science-fiction qui seront utilisé comme matériels qui seront discuté – et codé – par la classe incluera des épisodes de Star Trek sur l’intelligence distribuée « alien » (un esprit plusieurs corps) appelé les Borg et sur l’émergence d’émotions dans le personnage du Lt. Commandeur Data.

Plusieurs des textes de non-fiction que la classe lira sont des documents originaux par des chercheurs de la USC. Tambe espère aussi que certains des auteurs dont leurs œuvres de science-fiction seront analysées et codées visiteront la classe.

« Ce sera un cours demandant en science informatique ultramoderne », a dit Tambe, « mais cela en sera un qui, je pense, défiera les étudiants d’une façon intéressante, une façon qu’ils aimeront prendre. Je sais que je vais aimer l’enseigner ».

Des vaisseaux/satellites qui se réparent eux-mêmes

L’espace est un environnement qui ne pardonne pas pour les vieux satellites, des températures extrêmes, des petits cailloux ou poussière et autres dangers menacent de percer la coque des vaisseaux et satellites. Mais les futurs engins spatiaux pourront être capable de prolonger la vie de leur mission en empruntant un trait humain pour guérir des entailles et égratignures mineures.

« La comparaison est le corps humain », a dit Ian Bond, de l’Université de Bristol en Angleterre, dans une entrevue avec SPACE.COM. « Pensez à vous couper. Et là, une réaction capillaire fait sortir du sang pour bloquer la coupure ».

Bond et ses collègues ont développés un système similaire mais ils ont remplacé le sang par de la résine et les veines par de minuscules tubes de verres, pour remplir les fissures ou les petits trous dans la « peau » (coque) des satellites. Ceci fait partie d’un programme de l’Agence Spatiale Européenne (ASE) pour étudier la technologie pour une auto-guérison des vaisseaux/satellites. En refermant les petites fissures ou les perforations de micrométéorites par eux-mêmes, les satellites pourraient empêcher de plus sérieux problèmes que le dommage initial pourrait apporter, ont dit les chercheurs.

« Nous avons été surpris de voir cela fonctionner si bien », a dit Bond, un maître-assistant senior pour l’année d’étude. « Nous essayons de développer un système autonome pour que vous n’ayez pas à initier le processus de guérison pour un vaisseau/satellite.

Dans leur expérience, Bond et ses collègues ont remplie, d’un mélange visqueux de résine adhésive et d’agent durcisseur, des petits tubes creux encastrés dans le matériel composite utilisé en général dans la construction des satellites.

« Nous avons des fibres creuses dans la structure qui sont ensuite fissurées et la résine saigne sur l’avarie », a dit Bond. « C’est très visqueux ».

La résine adhésive coule au travers d’un espace de 40 microns de large à l’intérieur d’une fibre de verre, ajoutez qu’il y a d’autres fibres remplies d’agent durcisseur qui sont mélangées parmi leurs contreparties remplies de résine pour guérir et fermer la fissure ou le trou. Un micron est un millionième de mètre. En comparaison, un cheveu humain a environ une épaisseur de 100 microns.

La méthode a scellé avec succès des brèches dans le matériel parmi un large éventail de température, de 148 degrés à 212 degrés Fahrenheit (-100 Celsius à 100 Celsius), dans une chambre sous-vide. En l’espace de 90 minutes, les fissures étaient scellées. C’est environs le temps que prends un satellites pour faire un orbite complet autour de la Terre.

« C’est vraiment utile pour les fissures ou les petits trous, ce genre de chose », a dit Bond. « Si il y a un gros trou, nous ne serions pas capable de le réparer ».

Fibres ou micro-capsules

Doubler la coque d’un satellite avec de la résine pour sceller les fissures n’est pas la seule façon d’écarter le stress et de maintenir l’intégrité de la coque.

Des chercheurs à l’Université Urbana-Champaign de l’Illinois « ensemencent » des matériaux composites avec de minuscules capsules d’agent guérisseur (healing agent) et durcisseur pour tester les propriétés de leur auto-réparation.

« Il y a certainement des applications en microélectronique, autant qu’avec les matériaux, qui souffre de fatigue thermique ou mécanique », a dit Scott White, qui dirige le projet de recherche de guérison autonome à l’université. « Un des problèmes avec les matériaux composites est que, si il y a des dommages internes, c’est dur pour nous de le voir ».

Des micro-capsules ou fibres pleines d’adhésif pourraient remplir des microfissures ou des brèches créées entre les couches d’un matériel composite qui se sépare avec le temps à cause de l’âge ou du délaminage.

Le laboratoire de White peut fabriquer des micro-capsules d’un diamètre de 100 microns et pouvant réduire le diamètre jusque dans le niveau « sub-micron ».

Imitation vasculaire

Les micro-capsules et les fibres creuses souffrent tous les deux d’une limite en quantité d’agent guérisseur. Une fois que les micro-capsules ou les fibres près de l’avarie sont vides, le processus de guérison s’arrête qu’il soit complété ou non. « Ce que nous avons présentement c’est un système qui fonctionne une fois », a dit Bond.

Les deux équipes travaillent sur un système de transport qui pourrait déplacer les agents guérisseur dans le matériel. La prochaine étape pour la méthode basée sur les fibres est de développer un système de pompe ressemblant au système vasculaire du corps humain, ce qui pourrait permettre à l’agent guérisseur de circuler partout dans un satellite pour assurer une distribution constante.

Pendant ce temps, White et ses collègues, un groupe qui inclus Bond, étudient le potentiel de construire directement dans les matériaux des canaux dans lesquels les micro-capsules pourraient s’écouler à partir d’un réservoir central.

« Nous sommes sur le premier barreau de l’échelle », dit Bond et il ajoute que le système pourrait un jour évoluer jusqu’à des satellites automatisés (unmanned) pour aider les astronautes à protéger leurs vaisseaux contre les petites brèches dans la coque. Pour les vaisseaux avec équipages, cela pourrait limiter des choses comme des sorties spatiales supplémentaires.

Jean-François Larochelle
Cmdr Fhéni’ixa Faraday
LtCmdr Jenny Faraday
USS Solstice