À Laurence,
à la dream team Romeo.

Remerciements à Stéphane Sarrade,
mon compagnon d’écriture.

Conception graphique : Sterenn Bourgeois et Marina Smid
Mise en pages : Marina Smid
Relecture : Valérie Poge

© Le Pommier 2015

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Pourquoi j’ai eu envie de croquer la Pomme

Genèse d’un roboticien

Quel rapport entre l’amour des animaux et la conception de robots ? Entre le Commissariat à l’énergie atomique et l’aide aux personnes handicapées ? Entre une calculatrice musicale et un robot humanoïde ? C’est pourtant simple : des hommes – et les idées qui les portent.

J’ai toujours voulu être vétérinaire. Je dévorais des livres sur les animaux, je passais une partie de mes vacances à garder et à traire des vaches en Normandie. Puis, après des années de résistance, mes parents m’ont offert le chat dont je rêvais. Et l’envie d’être vétérinaire m’a passé. En fait, je voulais être pilote d’avion. Je passais mes journées à lire Buck Danny et à construire des maquettes d’avions. En terminale, avec des camarades, nous avons passé l’année, après les cours, à fabriquer un avion télécommandé. Quand il fut enfin prêt, nous nous sommes rendus dans un club d’aéromodélisme, où un ancien a fait décoller notre avion. Au moment où il nous en passait la télécommande, l’avion d’un autre pilote croisa la trajectoire du nôtre et son hélice déchiqueta en quelques secondes le produit d’une année d’économies et de dur labeur. Et l’envie d’être pilote d’avion m’a passé. Néanmoins, cette envie m’avait mis sur les rails (si je puis dire) vers une école d’ingénieur via les classes préparatoires, où je découvris l’objet qui allait décider du reste de ma vie : une calculatrice programmable HP41, avec sa redoutable notation polonaise inversée (3 Enter 4 + donne 7). Au-delà de la découverte de l’esprit tordu des Polonais, celle de la programmation fut une révélation : les mathématiques pouvaient représenter des problèmes concrets et l’informatique résoudre ces problèmes. Et je passais des heures, entre les préparations des colles de maths et les câlins à mon chat (je n’avais quand même pas tout renié d’un coup), à faire résoudre à ma calculatrice des problèmes aussi fascinants que le calcul du PGCD, la découverte du 123 456e nombre premier ou la résolution des équations du 2e degré.

Une particularité de la HP41 était qu’elle pouvait générer des notes de musique. Si le discriminant de ladite équation était négatif, je lui faisais émettre une note longue et grave : elle était triste, car mon équation n’avait pas de solution. En revanche s’il était positif elle carillonnait trois petites notes aiguës : il y avait 2 solutions ! Cette intrusion de l’informatique dans le monde réel me réjouissait. Tout le monde autour de moi (mon chat principalement) pouvait savoir si mon équation avait des solutions ou pas, cela ne se cantonnait pas à un affichage de petits bâtons noirs sur fond gris. L’informatique sortait de la calculatrice. Me souvenant de mon regretté avion télécommandé, je me dis un jour que ma calculatrice pourrait sans doute télécommander quelque chose. Si chaque note différente pouvait ouvrir ou fermer un interrupteur qui lui-même commanderait un moteur, ma calculatrice pourrait faire bouger quelque chose. On était en 1984, le wifi, le Bluetooth et tous ces moyens de connecter un objet au reste du monde n’existaient pas, il fallait faire avec les moyens de l’époque. Cela dit, comment ouvrir un interrupteur avec un son. Jules Verne aurait réglé ça avec un « ingénieux dispositif » comme la littérature peut les offrir sans les décrire ; moi, il fallait que je le fabrique. J’aurais pu anticiper les cours d’électronique que je recevrais certainement dans ma future école d’ingénieur, mais j’utilisai plutôt ce qui ferait quasiment le reste de ma vie professionnelle : le recours à l’aide de personnes plus compétentes que moi pour faire mieux que moi ce que je voulais faire. J’allais donc parler de mon problème à la personne la plus compétente que je connaissais alors en électronique : mon copain Fred. Fred était, parmi ses multiples talents que le format des Pommes malgré leur agrandissement ne permettrait pas de dénombrer, un électronicien hors pair : il avait un fer à souder, il savait changer le Klaxon et les phares d’une moto et faisait des tas d’autres choses fascinantes avec des bouts de fil électrique, des résistances et des diodes. Il faisait même des circuits imprimés en dessinant sur des plaques qu’il plongeait dans un liquide et qui ressortaient prêtes à recevoir des composants électroniques. Bref, c’était le magicien qui transformerait l’ingénieux dispositif de Jules Verne en réalité.

Mon idée était donc de fabriquer une petite voiture dont chaque roue arrière serait reliée à un moteur et dotée d’une roue folle (aussi folle qu’une roue avant de Caddie de supermarché). Une note jouée par la calculatrice démarrerait le moteur de la roue droite et la voiture tournerait à gauche, une autre activerait le moteur gauche pour faire tourner à droite. Pour faire avancer la voiture en ligne droite, une troisième note lancerait les 2 moteurs en même temps pour que la voiture avance en ligne droite. Connaissant le plan de la maison et la vitesse de rotation des moteurs, je pouvais donc programmer la machine pour parcourir le couloir qui sortait de ma chambre puis tourner à droite pour entrer dans celle de mon frère où la calculatrice pourrait jouer le Te Deum de Marc-Antoine Charpentier dont je connaissais par cœur la partition grâce à mes leçons de flûte à bec de 6e. Mon frère allait adorer ça, surtout en pleine nuit. Il fallait juste éviter que les notes du Te Deum ne fassent démarrer les moteurs n’importe comment et envoient la voiture dans un mur.

Avec l’enthousiasme qui le caractérisait (et le caractérise toujours), Fred se passionna pour mon problème, qui l’entraînait un peu au-delà de ce qu’il avait fait jusque-là. Après s’être renseigné sur les circuits qui pourraient réaliser ce que j’appellerais aujourd’hui une « interface sonore », il se lança dans l’approvisionnement des composants, la réalisation des circuits imprimés, la soudure, pour, après quelques semaines, me montrer le résultat. C’était une grosse boîte en plastique transparente (sans doute de chocolats), remplie de son montage électronique et sur laquelle je pouvais poser ma calculatrice. Et après quelques nuits de réglage, une note émise par la HP41 finit par ouvrir un relais et démarrer un moteur ! En fait, je ne sais pas si nous sommes allés beaucoup plus loin. Tout ça nous avait pris pas mal de temps et d’argent, et, après tout, nous avions levé le verrou technologique qui se présentait à nous, c’était ça le plus beau. Après, mettre un moteur, des roues ne présentait plus aucun intérêt pour les défricheurs technologiques que nous étions. En fait, pousser l’expérience un peu plus loin nous aurait fait découvrir des tas d’autres aspects de la robotique dont nous parlerons tout au long de ce livre. Néanmoins, le mal était fait : j’avais été touché par le virus de la robotique. Si l’envie d’être pilote d’avion m’avait passé, celle d’être roboticien venait de commencer.

Après avoir intégré une école d’ingénieur sans grand rapport a priori avec la robotique, mais qui me donna de solides bases sur bien des sujets et qui surtout offrait un accès à tout ce qu’il faut savoir en informatique et en intelligence artificielle, je fis mon service militaire au Commissariat à l’énergie atomique, dans un service de robotique. J’y passai les 20 années suivantes de ma vie. Hormis le monde de la recherche, les scientifiques de talent que j’ai pu y croiser, les ingénieurs et les techniciens enthousiastes qui m’ont appris tout ce que je sais, j’ai découvert une application extraordinaire de la robotique, qui devait donner un sens à ce qui n’était jusque-là pour moi qu’une passion surtout technologique. Je découvris que faire des robots, c’était non seulement amusant et stimulant intellectuellement, mais que ça pouvait aussi aider des gens dans leur vie de tous les jours.

Au CEA, à l’époque, les applications de la robotique étaient majoritairement dédiées à l’intervention en milieu hostile : maintenance dans les centrales nucléaires, interventions en cas d’incident, manipulation de produits dangereux… Pour tous ces usages, les robots permettent aux hommes de faire leur travail sans se mettre en danger grâce au partage des tâches : l’homme apporte son expertise et sa compréhension de la tâche à accomplir ; le robot, sous ses ordres, exécute les tâches sans (trop) souffrir des effets de la radioactivité. Mais quand j’arrivai dans ses laboratoires, le CEA avait déjà commencé une diversification de ses applications. Ayant rencontré Bernard Lesigne, un physicien du CEA qu’un accident de ski avait laissé tétraplégique, Jean Vertut, un des pères français de la robotique moderne reconnu mondialement, se dit que ses robots pourraient aussi aider Bernard à qui le monde apparaissait désormais bien hostile : il ne pouvait plus manipuler les objets de son quotidien, non pas parce qu’ils étaient radioactifs mais parce qu’il n’avait plus l’usage de ses bras et de ses mains. Jean Vertut eut donc l’idée de faire un robot qui manipulerait les objets pour la personne handicapée, mais qui serait d’un usage tellement simple que n’importe qui pourrait l’utiliser. Il fallait fournir une interface homme-machine adaptée au handicap de la personne pour que celle-ci puisse accéder à toutes les fonctions qu’elle pourrait attendre du robot. Et, là encore, Jean Vertut fut un précurseur car, au lieu de se lancer seul dans cette aventure, il s’associa très vite à des médecins spécialisés dans la rééducation et à des ergothérapeutes qui connaissent parfaitement le monde du handicap. Ce sont eux qui diraient aux ingénieurs ce que le robot devait faire pour être vraiment utile aux personnes handicapées. Et le chevalier blanc de la robotique d’aide aux personnes handicapées entra en scène : le Dr Michel Busnel, médecin de rééducation au centre de Kerpape, en Bretagne. Il visitait l’hôpital Garches, centre de référence pour la prise en charge des personnes handicapées, pour découvrir les méthodes les plus en pointe du domaine. Il y rencontra Bernard Lesigne et le premier prototype du robot Spartacus développé par Jean Vertut. Aussitôt, il fut convaincu que la technologie robotique pouvait améliorer les conditions de vie des personnes en situation de handicap. Pendant plus de 20 ans, il s’est battu contre les a priori de tous (médecins, ergothérapeutes, patients, ingénieurs, chercheurs…) pour que la robotique (pourtant encore naissante quand il a commencé ce combat) prenne sa place parmi toutes les autres assistances techniques mises à disposition des personnes handicapées.

Quand j’arrivai au CEA, ces projets d’aide aux personnes handicapées étaient bien avancés. Jean Vertut était décédé dans un accident de voiture et je ne fis sa connaissance qu’en découvrant une salle de réunion sinistre, à demi enterrée, qui portait son nom et où un portrait de lui en noir et blanc arrivait à traduire l’intelligence et la bonté de cet homme qui a marqué tous ceux qui ont eu la chance de le rencontrer. Mais le Dr Busnel et Bernard Lesigne étaient toujours là. Par leur enthousiasme, leur énergie, leur vision, ils m’ont converti à leur cause, qui, à travers les quelques moments de découragement que j’ai pu traverser dans ma carrière, m’a toujours permis de trouver un sens aux efforts que je faisais et m’a donné l’envie de continuer à avancer vers ce but : utiliser la robotique pour aider les personnes les plus démunies à continuer à vivre de façon autonome et digne dans le même monde que les valides. À l’époque, j’essayais de passer régulièrement un peu de temps avec mon ami Yves Deruel. Une tumeur au cerveau l’avait méchamment fait passer de l’état de colosse rugbyman à celui d’un géant ne se battant plus que contre les lois de la gravité qui ne cherchaient qu’à le jeter par terre, lui et tous les objets qu’il essayait de saisir. Connaissant ses souffrances et la fatigue qu’elles provoquaient chez ses proches, je pense que cette rencontre avec Michel Busnel et Bernard Lesigne fut une graine qui tomba dans un terrain qui ne demandait qu’à la faire germer.

Pendant plus de 10 ans, j’ai eu la chance de côtoyer des médecins de rééducation, des ergothérapeutes et des personnes handicapées qui ont bien voulu faire l’effort de tester nos robots, de supporter leurs pannes, leurs interminables mises au point alors que tout le monde est prêt pour les essayer et de comprendre le langage abscons des roboticiens. Malgré les imperfections de ce que nous leur faisions essayer, toutes ces personnes continuaient d’y croire avec nous. Et leur sourire, quand le robot arrivait enfin à leur apporter un verre d’eau qu’elles attendaient depuis près d’une heure, était la plus belle récompense dont un ingénieur pouvait rêver. Les maths, la physique, la mécanique, l’électronique et l’informatique prennent un sens différent quand, en les alliant, on peut donner un peu plus d’autonomie à une personne que la maladie, un accident ou la vieillesse a condamnée à une totale dépendance envers son entourage. Évidemment, la route est encore longue et la robotique n’est pas la seule technologie à pouvoir aider les personnes en situation de perte d’autonomie, mais c’en est une prometteuse et c’est celle que j’ai choisie.

Au fur et à mesure que nos travaux progressaient, que nos prototypes devenaient de plus en plus fiables et faciles à utiliser, l’espoir de pouvoir bientôt offrir nos robots au plus grand nombre grandissait. Malheureusement, la vocation du CEA n’est pas de fabriquer puis de vendre des robots aux personnes handicapées. Une fois le prototype réalisé, un industriel doit s’en saisir et en faire un produit fiable, économiquement rentable, puis le distribuer et en assurer le service après-vente. Cela représente un investissement initial important que peu d’entreprises peuvent supporter, surtout quand elles doivent fabriquer un robot d’assistance, objet particulièrement complexe qu’aucune entreprise dans le monde n’a encore réalisé de façon industrielle. La part de risque, aussi bien technologique que commerciale, était alors tellement énorme, et le coût de développement si important qu’aucun industriel ne semblait prêt à franchir le pas. Les prototypes allaient rester dans les laboratoires et les quelques personnes qui les auraient essayés ressentiraient une frustration énorme d’avoir aperçu ce qu’elles espéraient tant sans pouvoir jamais finalement l’avoir dans leur vie quotidienne. Le tableau que je trace est un peu noir. Il y a quand même quelques produits qui commencent à voir le jour, comme le bras Jaco développé par la société canadienne Kinova. Ce bras robotisé s’installe sur un fauteuil roulant électrique et peut être contrôlé par une télécommande adaptée aux capacités de la personne handicapée qui retrouve ainsi un moyen de manipuler les objets de son environnement. Mais c’est un des rares produits robotiques disponibles, encore très coûteux, quand des milliers de prototypes ne sortiront jamais de leur laboratoire de naissance ou du stade de l’expérimentation.

J’en étais à ce stade de ma vie avec les robots, partagé entre la satisfaction de voir nos machines commencer à pouvoir rendre des services et la tristesse de voir que personne ne pouvait se les procurer quand j’ai rencontré Bruno Maisonnier. Ce colossal polytechnicien avait fait une belle carrière dans la banque, mais cultivait, dans son jardin secret, une passion pour les robots, dont il suivait les évolutions technologiques avec une très grande attention. En 2005, estimant que la technologie était prête et que le public ne demandait qu’à trouver des robots dans les rayons de son supermarché pour en acheter, il créa Aldebaran Robotics : fabricant de robots humanoïdes pour le grand public. Ce pari un peu fou fut diversement accueilli par la communauté robotique, dont une bonne partie s’était cassée les dents sur l’industrialisation de robots plus simples que des humanoïdes et qui ne voyait pas bien comment cet homme, sans passé connu dans le domaine, pourrait faire tellement mieux qu’eux. Ces doutes n’étaient pas dénués de fondement, mais l’initiative de Bruno Maisonnier semblait répondre si bien au problème auquel me semblait confrontée la robotique que je commençais à suivre son projet. D’abord en observateur, puis de façon un peu plus active en lui faisant rencontrer quelques experts robotiques dont les compétences auraient pu lui être utiles pour la mise au point de son petit humanoïde Nao. Et, fin 2008, quand Bruno lança le projet Romeo, un projet multipartenaires destiné à fabriquer un robot humanoïde de grande taille pour l’assistance aux personnes âgées, je rejoignis Aldebaran pour voir, de l’intérieur, si c’était vraiment si difficile que ça de produire des robots d’assistance en série. Eh bien oui, ça l’est, mais ce sera une autre histoire que celle que nous allons maintenant raconter dans la suite de cette Pomme, où nous allons déjà commencer par regarder comment on fabrique un robot, les difficultés que cela peut poser, les services que ce robot pourra rendre et la manière dont nous pourrons cohabiter avec lui.

Ma calculatrice à roulettes et le robot humanoïde vont être les deux robots qui nous accompagneront tout au long des pages qui vont suivre, car cet alpha et cet oméga de ma vie de roboticien peuvent illustrer une bonne part des problèmes que la robotique doit résoudre.