La “Go Pro” des insectes : des coléoptères peuvent désormais retransmettre en direct des vidéos de leurs aventures

Oui, c’est un coléoptère (Pinacate/ Ténébrionide) qui porte un sac à dos pour caméra. Pas parce qu’il en a besoin : juste parce qu’il le peut.

Ou, plus précisément, pour que des chercheurs de l’université de Washington, aux États-Unis, puissent montrer que c’est possible.

Shyam Gollakota et ses collègues ont construit une caméra qui ne pèse que 250 milligrammes, soit un dixième de celui d’une carte à jouer, mais qui est capable, disent-ils, de prendre des vidéos haute résolution et de les diffuser en continu sur un smartphone à raison de une à cinq images par seconde.

Un chercheur attache le système de caméra à un coléoptère . (Mark Stone/ U. Washington)

Elle repose sur un bras mécanique qui lui permet de pivoter de 60 degrés pour prendre des panoramas ou des plans de suivi, tout en dépensant une quantité minimale d’énergie. Et c’est là tout l’intérêt de l’exercice.

La plupart des petites caméras consomment beaucoup d’énergie pour filmer en haute résolution et en grand angle, ce qui signifie qu’elles ont besoin de batteries relativement grosses, qui sont trop lourdes pour les insectes ou les robots de la taille d’un insecte, rendant ainsi la vision sans fil impossible, explique M. Gollakota.

(Lyer et Coll./ Science Robotics)

Selon Sawyer Fuller, coauteur de l’étude (lien plus bas) :

Comme pour les caméras, la vision chez les animaux nécessite beaucoup de puissance.

C’est moins important chez les grandes créatures comme les humains, mais les mouches utilisent 10 à 20 % de leur énergie au repos juste pour alimenter leur cerveau, dont la majeure partie est consacrée au traitement visuel. Pour réduire les coûts, certaines mouches possèdent une petite région à haute résolution dans leurs yeux composés. Elles tournent la tête pour se diriger là où elles veulent voir avec plus de clarté, par exemple pour chasser une proie ou un compagnon. Cela leur permet d’économiser de l’énergie en ayant une haute résolution sur l’ensemble de leur champ visuel.

Pour imiter la vision d’un insecte, les chercheurs ont utilisé une caméra noir et blanc à très faible puissance qui peut balayer tout un champ de vision. Lorsqu’ils appliquent une haute tension, le bras mécanique se plie et déplace la caméra dans la position souhaitée.

À moins qu’une puissance plus élevée ne soit appliquée, le bras reste à cet angle pendant environ une minute avant de se détendre pour revenir à sa position initiale.

Selon Vikram Lyer, coauteur de l’étude :

Nous pouvons suivre un objet en mouvement sans avoir à dépenser l’énergie nécessaire pour déplacer un robot entier. Ces images sont également à une résolution plus élevée que si nous utilisions un objectif grand angle, ce qui permettrait de créer une image avec le même nombre de pixels répartis sur une zone beaucoup plus grande.

Les chercheurs ont attaché leur système à deux types de coléoptères différents dont on sait qu’ils portent des charges supérieures à un demi-gramme. Tous étaient capables de se déplacer et de se diriger librement, et sont restés vivants.

(Lyer et Coll./ Science Robotics)

Toujours selon Lyer :

Nous avons ajouté un petit accéléromètre à notre système pour pouvoir détecter quand le coléoptère se déplace. Il ne capture alors que des images pendant ce temps.

Si la caméra ne fait que tourner en continu sans cet accéléromètre, nous pourrions enregistrer une à deux heures avant que la batterie ne soit déchargée. Avec l’accéléromètre, nous pourrions enregistrer pendant six heures ou plus, selon le niveau d’activité du coléoptère.

Les chercheurs sont enthousiasmés par le potentiel de leur système, à la fois pour les robots et pour obtenir une vue du monde par un insecte, mais aussi conscients des implications en matière de vie privée autour d’une armée de très petits paparazzi…

L’étude publiée dans Science Robotics : Wireless steerable vision for live insects and insect-scale robots et présentée sur le site de l’université de Washington : A GoPro for beetles: Researchers create a robotic camera backpack for insects.