La Bionique

Chaque être vivant est le fruit d’une évolution de plusieurs millions d’années. D’innombrables générations se sont succédées pour aboutir à des systèmes mécaniques, physiques, chimiques ou biologiques proches de la perfection.

La bionique est la science qui étudie la vie avec un objectif simple : comprendre les mécanismes de fonctionnement des organismes vivants et évolutifs afin de pouvoir les appliquer aux créations humaines. En complémentarité avec la technologie elle est une source inépuisable de progrès et d’innovations.

En 1511 déjà, Léonard de Vinci observait : « un oiseau est un instrument fonctionnant suivant des lois mathématiques, par conséquent l’homme a la capacité de reproduire tous ses mouvements ».

Comme le notait Gordon : « Dix sept années de recherche nous ont montré que la source d’analogies directes la plus riche était la biologie parce que sa terminologie n’est pas impénétrable et qu’elle inspire des analogies qui insufflent à des problèmes strictement techniques la vie dont elle s’inspire ». 

Officiellement promue science à part entière en 1960, la bionique est une démarche scientifique pourtant très ancienne consistant à rechercher, chez les plantes et les animaux, des analogies ou des modèles, en vue de réalisations techniques. Elle se situe au carrefour des plusieurs  disciplines et se conçoit comme un pont entre le monde vivant et le monde inerte.

La bionique est devenue incontournable en différents domaines :

• l’intelligence artificielle,
• la robotique,
• l’aéronautique,
•  la conception de nouveaux systèmes de protection.

Quelques exemples de biomimétisme

Depuis plusieurs dizaines d’années le « biomorphisme », c’est-à-dire la tendance des technologies sophistiquées à copier des processus naturels a connu un développement considérable. Prenons quelques exemples :

• Les deux trous situés entre l’organe respiratoire et les yeux d’un crotale contiennent un détecteur de température si délicat qu’il peut détecter des différences de température d’un millième de degré. C’est en étudiant ce principe que Philco et General Electric ont mis au point un détecteur de missile qui est situé sur le pot d’échappement des avions de chasse.
• Une graine d’érable, tombant de quelques mètres du sol, suit une spirale bien particulière. En étudiant cette spirale, on a eu l’idée d’un procédé qui est utilisé pour combattre les feux de forêts dans les ravins inaccessibles aux largages d’eau habituels. Une feuille d’érable artificielle, en plastique ultra léger et peu coûteux a été construite. Elle contient une poudre qui éteint les incendies en descendant en spirale sur les braises.
• En étudiant les comportements par rapport à la lumière d’un papillon de nuit, W. Grey Walter a mis au point un dispositif électronique qui se déplace automatiquement en direction d’une source lumineuse.
• Il est bien connu que les chauves-souris naviguent avec un système d’écho, analogue dans son principe à celui qui est utilisé par les radars et les sonars.
• La découverte du fait que certains coléoptères calculent leur vitesse aérienne avant de se poser en observant et mesurant le déplacement d’objets sur le sol a conduit des techniciens de l’aéronautique à mettre au point un indicateur de vitesse basé sur l’observation de deux points situés sur le sol.
•  Qui n’a jamais été agacé par ces petits fruits ridicules qui s’accrochent avec force à nos vêtements et qui mettent notre patience et le bout de nos doigts à rude épreuve lorsqu’il faut les enlever, ou plutôt les arracher ! Georges de Mestral fut l’un de ceux-là, mais sa curiosité et son ingéniosité nous ont valu une invention extraordinaire. Il imagina tout de suite l’intérêt que pourrait présenter un ruban hérissé d’une multitude de petits crochets, tels ceux de la bardane, que l’on pourrait, sans ajustage précis, accrocher et décrocher à volonté sur un autre ruban couvert de boucles, tel le pelage des animaux ou les fibres textiles de nos vêtements. L’ensemble ruban-velours (VEL / ruban-crochets CRO) appelé Velcro fut mis au point à l’issue de huit années de recherche.
• On sait également que le nez allongé du dauphin contient un système de navigation qui n’est pas lié au son, de même que les baleines, mais qui ondule sur la surface externe de la peau.
• La botanique a suggéré d’innombrables concepts d’organisation, d’architecture, d’agencements, basés sur l’observation des plantes : champignons, lichens, racines, structures moléculaires des végétaux, de même que l’organisation de la vie animale : ruches, fourmilières, nids, etc.
• La cristallographie a fourni des modèles pour l’architecture terrestre, mais aussi pour la conception de modules spatiaux.
• Les bras de préhension de certains coléoptères n’est pas sans rapport avec les bras articulés utilisés par les navettes spatiales pour récupérer des minéraux sur des satellites terrestres
• et les structures de certains animaux sous marins, habitués à vivre sous de très fortes pressions inspirent des modules extraterrestres.

On ne parle vraiment de bionique que lorsqu’il y a demande du côté de l’ingénieur et réponse du côté du biologiste, mais on connaît beaucoup de systèmes pour lesquels l’analogie n’a été établie qu’a posteriori. Cette découverte, même tardive, n’est pas inutile, le modèle naturel peut être la source d’un perfectionnement technique de l’invention humaine. Par exemple :

+ Le dispositif anti-vibratoire des libellules. Il est absolument indispensable à la libellule  pour que ses ailes ne soient pas prises de vibrations en plein vol. Des rescapés des premiers vols en avion des années 30 ont décrit cette vibration qui prenait naissance dans les ailes et responsable de la désintégration en vol de l’appareil. Les ingénieurs y remédièrent en renforçant le bord d’attaque et en alourdissant l’aile vers son extrémité. Ce n’est que plus tard que l’on s’aperçut qu’un dispositif analogue existait sur les ailes de nombreux insectes : les nervures du bord d’attaque y sont plus denses et le point noir appelé ptérostigma, est en fait un véritable ballast rempli d’hémolymphe.

+ Les haltères des diptères et le gyrotron. Les diptères (mouches, moustiques) ne possèdent que deux ailes. Les deux ailes postérieures se sont transformées en une paire de petites massues appelées haltères ou balanciers. Contrairement à ce que sous-entend cette dernière appellation, elles n’interviennent pas dans le contrôle de l’équilibre du vol. L’étude au microscope révèle, à la base du pédicelle des haltères, des aires sensorielles chargées de renseigner l’animal sur les modifications de sa ligne de vol, ses accélérations et ses ralentissements. Il s’agit d’un véritable instrument de navigation. Dans les années 50, où J.W.S. Pringle, entomologiste britannique, donnait cette interprétation du rôle des haltères des diptères, l’ingénieur J. Lynam inventait indépendamment un système de navigation par inertie basée sur le même principe : le gyrotron, qui allait remplacer sur les avions modernes les compas gyroscopiques à pièces tournantes.

Les méthodes analogiques inspirées de la bionique sont couramment utilisées dans les groupes de créativité travaillant sur des recherches technologiques. Soit un scientifique (biologiste, entomologiste, etc… assiste au groupe, soit on le consulte séparément entre deux séances. 

Cherchez dans la Nature

Un problème compliqué ? Vos mécanismes associatifs sont bloqués ? Vous manquez d’inspiration ? Cherchez des voies nouvelles en observant la Nature. Dans les livres de botanique ou d’entomologie, dans les musées scientifiques, ou en vous promenant le nez en l’air.

Cherchez vous-même…

 

Sur le même sujet, la prochaine formation Iris Créativité

L’analogie systématique au service de l’innovation
Pour en savoir plus et vous inscrire, c’est ici !