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L’insecte cyborg : mi-coléoptère, mi-machine

Coleoptere Mecynorrhina torquata, connu pour être d’une taille tres importante et capable de porter 30 % de plus que le poids de son corps dont la masse est généralement de 8 grammes.Contrôler des insectes à distance pourrait sembler être de la science fiction et pourtant, des chercheurs de Berkeley y seraient parvenus. En 2006, le DARPA (Agence pour les projets avancés de défense) avait lancé le Hybrid Insect Micro-Electro-Mechanical Systems program (HI-MEMS) dont l’objectif final est de convertir des insectes en véhicules aériens autonomes. En février dernier, des chercheurs avaient alors dans le cadre de ce programme, présenté le contrôle d’un papillon de nuit à l’aide de fils électriques reliés à son corps.

Un système de stimulation neuronale

Cette fois-ci, ils ont démontré qu’il était possible de commander à distance des insectes (un coléoptère dans ce cas précis) en vol libre, grâce à des radios miniatures implantées dans le système de stimulation neuronale. Le système est constitué de stimulateurs neuronaux, de stimulateurs musculaires, d’un microcontrôleur et d’une micro batterie.

Des implants posés au stade larvaire

Une fois l’insecte doté de cet équipement, il est possible de l’obliger à décoller, à s’arrêter, et de contrôler son élévation. Les stimulateurs électroniques placés dans le cerveau et au niveau des muscles sont placés dés la naissance lorsque l’insecte est encore à l’état de larve.
Après sa mutation à l’âge adulte, ces stimulateurs sont toujours implantés dans le corps. Il est alors possible de lancer des stimuli aux muscles et au cerveau pour inciter un décollage ou un changement de direction de vol. Tourner peut ainsi être provoqué par une stimulation asymétrique des muscles à la base des ailes ; un changement d’altitude par une variation de la fréquence du battement des ailes, suite à des stimuli électriques.

Obstacle : l’autonomie des batteries

Une fois établi, le vol continue même en absence de stimulation supplémentaire. L’insecte alimente son propre vol et se dirige de façon normale; ainsi les stimulateurs neuronaux et musculaires ne sont utilisés que ponctuellement. Cependant, il persiste un défi de taille majeure pour les chercheurs : la durée de vie des batteries. Elle reste encore très faible et la période pendant laquelle l’insecte peut être sous contrôle reste très limitée.

Vers une nouvelle classe d’insectes hybrides ?

En finançant le programme HI-MEMS, le DARPA souhaite approfondir de façon significative les connaissances en cybernétique sur les insectes, et développer une nouvelle classe d’insectes hybrides mi-biologiques mi-électroniques, dotés de composants contrôlables à distance.
Couple de coleopteres Mecinorhinella torquata Crédits evanherk@creativecommons
Le département de la Défense est largement intéressé par ces nouveaux prototypes car certaines applications pourraient être la transmission de données en provenance de caméras vidéo ou d’écouteurs, ou encore de détecteurs de gaz. La majeure partie des recherches se porte sur la croissance de larves vivantes autour de MEMS électroniques.

Elle est partagée en 3 axes principaux :
- l’élevage d’insectes dotés de MEMS,
- le développement de systèmes de pilotage des insectes,
- les sources d’énergie pour l’alimentation des composants.

Les chercheurs y sont déjà parvenus partiellement au regard des tests réalisés sur les papillons de nuit et les coléoptères cependant l’espérance de vie du système reste limitée et doit être nettement améliorée.

Source : Agence pour la diffusion de l’information technologique (Adit)

Pour en savoir plus :

Référence  : Remote radio control of insect flight

1, Hirotaka Sato, Christopher W. Berry 2, Yoav Peeri 1, Emen Baghoomian 1, Brendan E. Casey 2, Gabriel Lavella 1, John M. VandenBrooks 3, Jon F. Harrison 3 and Michel M. Maharbiz 1, 2 in Frontiers in integrative neurosciences

1 Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of California at Berkeley, USA
2 Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of Michigan, USA
3 School of Life Sciences, Arizona State University, USA

Présentation du projet sur le site de Berkeley (Anglais)


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