Veille technologique

pour les professionnels de l’industrie
S’abonner

S’inscrire à l’hebdo de la techno :

Rechercher sur Industrie & Technologies

Facebook Twitter Google + Linkedin Email
×

Une caméra inspirée des yeux de la crevette-mante pour se repérer sous l’eau

| | | | | | |

Par publié le à 08h14

Une caméra inspirée des yeux de la crevette-mante pour se repérer sous l’eau

La crevette-mante fait partie des espèces sensibles à la polarisation de la lumière. Elle pourrait utiliser cette propriété pour se repérer, comme le font les abeilles.

Une équipe de chercheurs a développé une caméra imitant la vision de la crevette-mante, sensible à la polarisation de la lumière. Sous l’eau, cette propriété peut être utilisée pour la géolocalisation. Si la précision est encore limitée, les chercheurs affirment avoir les moyens de l'améliorer, notamment grâce au machine learning.

Non seulement ils bougent indépendamment pour lui offrir une vue à 360°, mais les yeux globuleux de la crevette-mante sont également sensibles à la lumière polarisée. S'il reste à prouver que cette propriété lui permet de retrouver son chemin sous l'eau, des chercheurs d'universités américaines et australienne s'en sont inspirés pour développer un système de géolocalisation sous-marine. Dans leur publication parue le 4 avril 2018 dans la revue Science Advances, les auteurs indiquent que leur « preuve de concept (…) ouvre de nouvelles possibilités pour la navigation sous-marine longue distance. » Ils imaginent que leur technologie pourrait être utilisée par des robots naviguant sous l’eau ou pour localiser un avion disparu par exemple. « Les systèmes de positionnement par satellites ne fonctionnent pas sous l'eau, relève Viktor Gruev, l'un des auteurs de l'étude. Les technologies pour la géolocalisation sous-marine sont très limitées. » Leur solution serait une alternative. Qui plus est, à moindre coût par rapport aux méthodes conventionnelles.

En effet, la technique n’utilise qu’une caméra qui imite les yeux du crustacé multicolore, bien plus perfectionnés que l’œil humain. Un article paru en octobre 2017 dans la revue Optica en détaillait la conception. Empilés les uns par-dessus les autres, les photorécepteurs de la crevette-mante sont capables d’absorber la lumière dans une large plage de longueurs d’onde. Pour reproduire cette propriété, les chercheurs ont empilé plusieurs couches de photodiodes. De plus, l’organisation périodique des photorécepteurs de l’animal le rend sensible à la polarisation de la lumière. Dans la caméra, cette propriété est reproduite grâce à des nano-fils d’aluminium disposés parallèlement.

Les algorithmes au secours de la précision

Au cours de leurs travaux, les chercheurs ont détecté des motifs de polarisation jusqu'à 30 mètres de profondeur. « Nous développons des équipements pour aller explorer plus loin », précise Viktor Gruev. Selon d'anciens travaux datés de 1954, ils seraient visibles jusqu'à 200 mètres de fond. Une lumière est dite polarisée quand les champs électrique et magnétique qui la composent vibrent dans deux plans perpendiculaires entre eux. De telles sources de lumières sont peu courantes. En l’occurrence, la lumière naturelle issue du soleil ne l’est pas. Ou plus exactement, elle est constituée d’ondes qui se superposent et qui ont chacune des polarisations différentes. Mais lorsqu’il frappe la surface de l’eau, un faisceau lumineux en provenance du soleil subit des perturbations qui entrainent l’apparition de motifs de polarisation. A l’origine de ce phénomène, la réfraction et la diffusion. En traversant l’interface entre l’air et l’eau, un rayon lumineux est d’abord réfracté, c’est à dire dévié. Sous l’eau, de nouveaux changements de directions apparaissent lorsque les rayons rencontrent des obstacles : la lumière est diffusée.

Les chercheurs sont partis du principe que les motifs de polarisation observés sous l’eau permettent de déduire la direction du soleil et sa hauteur dans le ciel. Ainsi, avec une connaissance précise de la date et de l’heure, ils peuvent estimer la position d’un observateur. Pour vérifier leur intuition, ils sont allés tremper leur caméra bio-inspirée entre 2 et 20 mètres de profondeur aux quatre coins de la planète : en Australie, à Hawaii, en Floride et en Finlande.

Si les résultats sont jugés plutôt encourageants, la précision est encore limitée : 61 km, ou 6 m pour chaque kilomètre parcouru. « C'est à la limite de ce qui est intéressant et acceptable pour la navigation longue distance, admet Viktor Gruev. Mais nous améliorons cette méthode en concevant de nouvelles caméras et en étudiant de nouveaux algorithmes de machine learning. » Le chercheur indique que ses données préliminaires montrent qu'il est possible de descendre à une précision de 6 km avec de nouveaux algorithmes de traitement du signal. « Le défi sera d'aller en dessous de 1 km. Cela nécessitera de nouveaux capteurs. »

La boussole des animaux marins migrateurs ?

Mais le développement d'un système de géolocalisation sous-marine n'est pas le seul sujet qui anime les chercheurs. S'il est possible que les animaux marins qui migrent sur de longues distances utilisent la polarisation de la lumière pour se guider, cela reste à prouver. « Nous souhaitons le découvrir, et si c'est le cas, comprendre comment ils l'utilisent », conclut Viktor Gruev. La crevette-mante, elle, ne migre pas. Elle se déplace autour de son habitat à la recherche de proies. Et elle ne se doute probablement pas que l'homme cherche à reproduire avec ses moyens la technologie de pointe qui équipe le fond de son oeil.

Abonnez-vous et accédez à l’intégralité de la veille technologique

Commentaires

Réagissez à cet article

* Informations obligatoires

erreur

erreur

erreur