Deux cents cubes identiques devinent ensemble quelle forme ils composent

Le laboratoire Sakana AI fait coopérer deux cents cubes autonomes pour identifier leur forme commune. Une avancée majeure pour les objets connectés.

Sakana AI, avec l'université informatique de Copenhague et Autodesk, publie dans Nature Communications un travail sur des briques cubiques capables de reconnaître collectivement la forme qu'elles constituent, sans chef d'orchestre.

Le dispositif est spartiate. Chaque brique est un petit circuit imprimé cubique, doté de connecteurs sur ses six faces, d'un microcontrôleur et d'une diode qui affiche son hypothèse du moment. Toutes exécutent le même réseau de neurones et ne communiquent qu'avec leurs voisines immédiates. Aucune ne connaît sa position, aucune ne sait à quel objet elle appartient. Pourtant, à force d'échanges purement locaux, l'assemblage converge sur une réponse commune : avion, guitare, bateau, table.

La méthode s'appuie sur des automates cellulaires neuronaux, des règles de mise à jour locales apprises plutôt que codées à la main, étendues ici à la troisième dimension et embarquées dans du matériel. Sur près de deux cents briques physiques, le collectif s'accorde en moins de soixante cycles, soit environ trois minutes. Les chercheurs rapportent que le système tolère la panne d'une partie de ses modules, sauf lorsque la forme présente un goulot d'étranglement : dans une guitare, une seule défaillance sur le manche coupe l'objet en deux et fait échouer la reconnaissance.

Le plus troublant tient à ce qui émerge en cours de route. En inspectant les canaux internes du réseau, les auteurs observent des motifs d'activation qui rappellent les morphogènes, ces molécules diffusantes qui informent les cellules d'un embryon de leur position. Un axe gauche-droite, un gradient radial, puis, pour distinguer une chaise d'une table, un axe antéropostérieur qui se propage depuis le dossier et fait basculer le collectif vers la bonne réponse. La démarche s'étend enfin à la réparation : entraînées à repérer un voisin manquant, les briques peuvent guider leur propre reconstruction, en ajoutant des modules jusqu'à ce que plus aucun dommage ne soit détecté.