Polytech Nantes Infos n°9 - Octobre 2011
Polytech Nantes Infos - Lettre d'informations

Dans le cadre d'une collaboration de longue date avec des spécialistes des sociétés d'insectes, l'équipe Connaissances & Décision du Laboratoire d'Informatique de Nantes Atlantique (LINA) s'est intéressée à l'analyse des topologies des réseaux de galeries dans les nids de fourmis et les termitières.

Les structures en réseaux abondent dans les sociétés qu'elles soient humaines ou animales. Ceux qui matérialisent le déplacement des individus sur un territoire résultent d'une activité collective qui s'exprime à travers des échanges sociaux. Dans le monde animal, une illustration paradigmatique de cette activité nous est donnée par les sociétés d'insectes. Sans lecture de plan global, ni architecte en chef, les fourmis et les termites construisent sur la surface du sol, ou à l'intérieur de leurs nids, des réseaux fort complexes. Leur comportement est d'ailleurs qualifié d' «intelligence en essaim ».
tomographie d'une termitière en cours à l'hôpital de Rangueil à Toulouse
Chez les grandes colonies de fourmis qui peuvent comporter jusqu'à plusieurs centaines de milliers d'individus, les nids souterrains sont souvent composés d'un ensemble de petites cavités - appelées chambres- qui n'abritent chacune qu'une petite fraction de la population totale. Ces chambres sont reliées entre elles et à la surface du sol par un réseau de galeries sophistiqué qui permet non seulement la navigation à l'intérieur du nid mais aussi le stockage des aliments et du couvain indispensables à la survie de la colonie. On retrouve des constructions similaires dans les termitières.



Comprendre les insectes sociaux grâce aux nouvelles technologies de visualisation


L'organisation interne de ces constructions est longtemps restée mystérieuse puisqu'il était difficile de les cartographier sans les détruire. La solution est venue des nouvelles technologies de visualisation. A partir de coupes de termitières provenant d'un passage au scanner de nids conservés dans une collection du Muséum d'Histoire Naturelle, une reconstitution a été effectuée, et des outils de visualisation en trois dimensions ont permis de révéler les propriétés cachées de ces réseaux.
Étapes de la représentation virtuelle d'un nid de termite de la famille Cubitermes. Ce nid est composé de chambres reliées par des couloirs de communication
Illustration : Étapes de la représentation virtuelle d'un nid de termite de la famille Cubitermes. Ce nid est composé de chambres reliées par des couloirs de communication.

On a ainsi découvert des insectes bâtisseurs capables de créer, sans outil de mesure ni de vision globale, des structures avec d'étonnantes symétries, des escaliers en colimaçon, et des impasses astucieuses pour bloquer les envahisseurs.

Un domaine qui intéresse les biologistes, les architectes et les informaticiens


Les biologistes, en particulier les éthologues, cherchent à décrypter les fonctionnalités associées à ces structures en réseaux pour la survie des colonies d'insectes, et à découvrir les mécanismes qui pilotent leur construction. Leurs recherches portent également sur la découverte des règles de comportements individuels qui permettent au collectif d'aboutir à la complexité de ces réseaux.

Les architectes, confrontés aux nouveaux défis écologiques, trouvent dans ces constructions parfaitement adaptées à leur environnement de nouvelles sources d'inspiration.

Et, au-delà de leurs contributions à la caractérisation de ces réseaux et au développement de modèles de simulation, les informaticiens revisitent les mécanismes d' «intelligence en essaim » pour développer de nouveaux algorithmes distribués capables d'affronter l'explosion des volumes de données à traiter aujourd'hui.