Cobotiques II

Initiative MAP

Systèmes en communication avec leur milieu

Cette deuxième partie du projet cobotiques, reprends la majorité des outils, des techniques et des thématiques explorées durant la partie précédente du projet. Parmi celles-ci, la rétroaction, l’indétermination ou la notion de substrat mais cette fois dans le but de développer des approches de conception et de fabrication plus durables pour l’architecture. Cobotiques II s’articule autour d’un deuxième dispositif robotique, permettant de faire de la bio-impression en trois dimensions à l’intérieur d’un substrat fertile envahi par des bactéries. Le but est de simuler une construction (architecture) qui se développe selon les modifications de son milieu, simulé par les bactéries. Ce projet propose une représentation de l’architecture où celle-ci est conçue sur des logiques non-déterminées, souples et évolutives. Dans cette représentation, les architectures ne viennent pas envahir ou maitriser le milieu dans lequel elles s’inscrivent, mais elles s’introduisent dans celui-ci afin de participer à ces évolutions naturelles. Pour faire ainsi nous imaginons que les structures architecturales communiqueraient via leur matérialité avec leur environnement afin de réagir à ses stimulations et de s’adapter à ses évolutions par des modifications appliquées sur elles-mêmes. Nous imaginons ces architectures comme étant constituées de matériaux hybrides, mi-biologiques, mi-numériques afin d’imaginer que la globalité des structures puissent réagir à des stimuli et modifier localement leur croissance. Les architectures sont donc de la même manière que les écosystèmes en métamorphose constante et nous les considérons comme des systèmes complexes issues de réseaux d’informations et d’éléments interconnectés et interagissant.

Objectifs

Ce projet a eu comme ambition d’inventer des processus de conception durables et non centrés sur l’humain qui se rapprochent plus des fonctionnements des écosystèmes. Il explore les modes de communication possibles entre le monde numérique et biotique et propose un outil conceptuel pour imaginer des processus de prolifération pour l’architecture.

Un des objectifs principaux du projet a été d’étudier et de reproduire les logiques d’auto-organisation préexistantes dans les milieux biotiques, en les décodant et en identifiant leurs règles et leurs mécanismes. Le dispositif bio-robotique développé pour le projet nous a permis d’étudier ses logiques d’auto-organisation, que nous souhaitons intégrer avec nos architectures. L’auto-organisation désigne les fonctionnements biologiques inhérents aux agents constituant un milieu qui tendent, via des microtransactions simples, vers un état d’équilibre du groupe. L’objectif a été de développer un système générant une architecture évolutive non déterminée de petite échelle qui suit les évolutions d’un milieu en mouvement, réagit et prolifère par assimilation.

Mise en œuvre

Le projet se construit autour d’une expérience de cinq jours dans laquelle un robot imprime en 3D à l’intérieur d’un substrat colonisé par des bactéries qui guident son comportement. Cette installation se traduit par une géométrie qui évolue sans cesse due à l’indétermination dans la prolifération des bactéries interagissant avec le robot. Ainsi sans aucune intervention humaine le robot est capable d’intégrer le fonctionnement des bactéries qui simulent un écosystème vivant par le processus d’auto-organisation. Le fonctionnement de l’expérience est le suivant : Les mouvements des bactéries, sont cartographiés par algorithme à partir de prises de vues perpendiculaires afin de définir des zones disponibles à l’intervention. Une fois ces zones définies, un bras robotique 6 axes, équipé d’un système d’extrusion, va intervenir dans la zone choisie pour y extruder une construction à base de gel hyper-nutritif, qui va venir perturber localement la prolifération des bactéries. Très rapidement, la structure extrudée par le robot est incluse dans le processus de prolifération des bactéries et participe à leur évolution. Ainsi le processus peut être repris depuis le début. La prolifération dans le substrat est cartographiée à nouveau, cette fois avec la structure imprimée prise en compte afin de venir imprimer une nouvelle structure qui complètera celle de l’itération précédente. Ce processus peut ainsi être répété à l’infini.

À l’issue des 5 jours d’expérimentation ou le dispositif s’est transformé continuellement, afin de capturer les différentes étapes par lesquelles il est passé nous avions documenté le processus d’une part avec des scans 3D réalisées entre chaque intervention faite par le robot. Et d’autre part avec les différentes cartes extraites par le processus cartographique. Le processus cartographique joue un rôle essentiel dans le dispositif car c’est lui qui permet d’établir un mode de communication entre la matière biotique et la matière numérique. Il consiste à prendre une photo du substrat a un instant t, transformer avec l’aide d’un algorithme l’image en carte gradiente afin de définir quelles zones sont envahies (ou simplement non envahies) par quel individu, définir des points disponibles à l’extrusion, puis les regrouper afin d’en choisir un seul dans lequel le robot va venir imprimer.

Une fois les données des 5 jours d’expérimentation traitées, la suite a été d’identifier les logiques de prolifération et d’auto-organisation chez les bactéries afin de venir les réappliquer sur des espaces bâtis. Pour faire ainsi nous avions repris les algorithmes qui ont servi pour les bactéries et nous les avons fait tourner sur des plans de villes avec des géométries et des organisations distinctes afin de comparer leur version originale à leur version cartographiée.

Durée

2021 – 2022

Rôle du MAP-Aria

Porteur du projet

Responsables

Eglantine Bigot-Doll
Ilias Poutsiakas

Publications

Ilias Poutsiakas, Les processus génératifs bio-robotiques au service de l’aide à la conception pour l’architecture éco-responsable, SHS Web Conf. 147 07003, 2022, DOI: https://doi.org/10.1051/shsconf/202214707003

Ilias Poutsiakas, Systèmes en communication avec leur milieu : Vers un
modèle de conception alternatif , mémoire & notice de PFE, Lyon,
ENSAL, 2022, Disponible à l’adresse : https://www.academia.edu/99033758/Poutsiakas_Ilias_Syst%C3%A8mes_en_communication_avec_leur_milieu_m%C3%A9moire_and_notice_de_PFE

Liens utiles

Plus de documents en lien avec ce travail ici : https://issuu.com/ilias-poutsiakas/docs/ilias_poutsiakas_-_portfolio (page 6-15)

Video du projet en entier ici : https://www.youtube.com/watch?v=MPdRrE47TL0