La mouche, un chef-d’oeuvre de design

[rayaan]

Surnommée l’avion de chasse du monde animal par Ron Fearing, ingénieur en robotique, la mouche est un chef d’oeuvre de design qui surpasse de loin certaines technologies présentes dans les avions les plus perfectionnés d’aujourd’hui. Ne pensant que 0,1g, cet insecte est de loin le plus sophistiqué de toutes les créatures volantes.

Des techniques de vol hors du commun

Une stabilisation automatique

En Mars 2010, des chercheurs de l’université de Cornell aux États Unis ont réussi à découvrir comment la mouche arrivait à garder sa trajectoire de vol lorsqu’elle était perturbée par de fortes rafales de vent. Ils ont découvert que la mouche utilisait un réflexe stabilisateur automatique lui permettant de récupérer de ses dérives en plein vol.

Cette étude, conduite notamment par Jane Wang, professeur en ingénierie des Sciences Aérospatiales a été publiée par l’Académie Nationale des Sciences (nord-américaine) et a fait l’objet d’un article dans le magazine “Science” en mars 2010 dont voici un extrait :



« Afin de démasquer les secrets de la stabilité de vol des mouches, les chercheurs ont imaginé un moyen de les faire trébucher en plein vol. Ils ont collé de minuscules aimants sur le dos des mouches sous sédation par un trempage dans de l’eau glacée. Ensuite, lorsque l’insecte s’est mis à voler, les chercheurs ont allumé des champs magnétiques qui ont zappé l’aimant, poussant ainsi l’insecte hors de sa trajectoire de vol.
Les chercheurs ont constaté que les mouches pagayaient délicatement leurs ailes pour piloter en vol en réglant l’inclinaison de leurs ailes en quantités infimes – aussi peu que 9 degrés – à un taux remarquable de 250 fois par seconde. »

Les mouches arrivent donc à retrouver leur posture originale suite à une dérive en plein vol avec une telle précision que le magazine science n’oublie pas de mentionner dans son article que “Apprendre du monde biologique pourrait aider le monde mécanique, comme la recherche sur le vol des mouches pourrait aider les ingénieurs à simplifier la conception des ailes d’avion.”
Si la mouche arrive à effectuer ce genre de manœuvre, c’est grâce au fait qu’elle possède deux organes sensitives appelés “haltères” qui commandent le battement des ailes et aident donc le maintient de la stabilisation en vol.

Un équilibre aérodynamique complexe

Pendant des années, de nombreux scientifiques comme le professeur Dickinson ont mené des expériences en espérant découvrir la manière dont les insectes battent leurs ailes d’avant en arrière. Durant ses expériences sur les mouches, Dickinson a découvert que les ailes des insectes n’oscillaient pas simplement de haut en bas comme si elles étaient reliées par une charnière mais utilisaient en réalité des techniques aérodynamiques complexes. En outre, les ailes changent d’orientation à chaque battement ! la surface supérieure des ailes se retrouve au-dessus lorsque les ailes descendent puis les ailes se retournent et la face inférieure se retrouve au-dessus lorsque les ailes remontent.

Voici ce que déclare Michael Dickinson, professeur au service biologique de l’Université de Californie à Berkeley dans le magazine “Scientific American” en Juin 2001 :

« Les mouches utilisent en fait plusieurs principes aérodynamiques. Par exemple, lorsqu’elles battent des ailes, elles forment derrière elles un tourbillon de courants d’air complexe, semblable au sillage d’un navire. Quand l’aile change de direction, elle passe à travers ce tourbillon d’air et récupère ainsi une partie de l’énergie qu’elle a perdue. Les muscles qui permettent à la mouche de battre des ailes 200 fois par seconde sont considérés comme les muscles les plus puissants parmi tous les insectes. »

Un appareil visuel remarquable

Le fonctionnement de l’appareil visuel de la mouche est l’un des mieux organisés du monde animal. La fusion des sens visuels, inertiels et aérodynamiques est remarquable chez la mouche. Complètement panoramiques, les yeux à facettes de la mouche permettent à l’insecte de voir en avant, en arrière, en haut et en bas, et de voler ainsi à une vitesse de plusieurs mètres par seconde sans se crasher.

Le fonctionnement de l’appareil visuel de la mouche est l’un des mieux organisés du monde animal. La fusion des sens visuels, inertiels et aérodynamiques est remarquable chez la mouche. Complètement panoramiques, les yeux à facettes de la mouche permettent à l’insecte de voir en avant, en arrière, en haut et en bas, et de voler ainsi à une vitesse de plusieurs mètres par seconde sans se crasher.

Nicolas Franceschini qui travaille au CNRS de Marseille et qui dirige le département de biorobotique du laboratoire « Mouvement et Perception » commente sur la vision de la mouche :
« Les yeux de la mouche sont complètement panoramiques, ce qui leur permet d’appréhender la totalité de l’environnement. »

Ensuite, le « cockpit » de la mouche renferme environ 1 million de neurones alimentés par les signaux électriques provenant des 48 000 cellules photoréceptrices qui composent la mosaïque rétinienne. Le réseau neuronal traite ces signaux et expédie des « commandes électriques de vol » à 18 paires de muscles moteurs chargés d’ajuster en temps réel l’amplitude, la fréquence et l’angle d’attaque des ailes. Grâce à lui, la mouche peut redresser son vol et échapper aux prédateurs.
Plus récemment, Nicolas Franceschini a découvert que la rétine de la mouche, d’ordinaire des plus stables, se mettait à vibrer activement lors du vol. Il a donc simulé le mécanisme par ordinateur pour conclure :
« Le microbalayage rétinien peut permettre à la mouche de garder l’œil braqué sur une cible avec une finesse 40 fois meilleure que si la rétine restait statique »

L’œil de la mouche a une structure connue sous le nom d’œil composé, qui lui permet de voir à travers un grand nombre de lentilles et avec un angle large.Il se compose d’un grand nombre d’unités optiques. Chacune possède sa propre lentille optique, et produit un grand nombre d’images. Les circuits neuronaux de chaque unité prennent une image partielle, et on obtient alors une image plus nette que le fond couvert de parasites. Il peut également détecter dans le spectre lumineux des fréquences d’ultraviolets qui nous sont invisibles. Ce système permet aux mouches d’échapper facilement à leurs ennemis, particulièrement dans les milieux sombres.

Un système auditif plus complexe que celui de l’Homme

Alors que l’on pensait qu’aucune créature pouvait aussi bien localiser un son que l’être humain, des recherches sur le système auditif des mouches et plus particulièrement sur l’espèce de mouche appelée “Ormia” ont révélé que le système auditif des mouches était plus sophistiqué que celui des êtres humains.

Dans un article intitulé : « Acoustique dans les oreilles des mouches » paru dans le magazine Nature en 2001, on peut y lire :

« Pour localiser les sons, le cerveau humain utilise une méthode similaire à celle de la mouche. Pour ce faire, il suffit pour le son d’atteindre l’oreille la plus proche d’abord, puis ensuite, la plus lointaine. Quand une onde sonore frappe la membrane du tympan, elle est convertie en un signal électrique et immédiatement transmis au cerveau. Le cerveau calcule les millisecondes de différence que le son met à aller de l’oreille à l’autre et détermine ainsi la direction d’ou il vient. La mouche, dont le cerveau n’est pas plus grande qu’une tête d’épingle, effectue ce calcul qu’en 50 nanosecondes, 1000 fois plus vite que nous le faisons. »

La technologie s’inspire de la mouche

Un drone mini hélicoptère

L’étude comportementale et neurophysiologique de la mouche a inspiré la recherche en Intelligence Artificielle et la construction de robots autonomes. Les recherches sur le système visuo-moteur de la mouche de l’équipe de Neurocybernétique du Laboratoire de Neurobiologie du CNRS à Marseille, ont mené au développement de deux robots mobiles possédant un système visuel en électronique analogique basé sur des Détecteurs Élémentaires de Mouvement (DEM) s’inspirant de ceux de la mouche.

Pesant 100 grammes, Octave est un hélicoptère captif doté de vision. Son œil ventral observe le relief grâce à un neurone électronique détecteur de mouvement dérivé de la mouche.

Des panneaux solaires anti-reflet
Le modèle de panneau solaire classique brille comme un miroir, une partie de la lumière s’en échappe donc. Il fallait donc trouver un moyen de fabriquer une surface anti-reflet.

Un chercheur anglais a trouvé une forme de surface anti-reflet dans l’œil d’une mouche. Cette forme va améliorer de 10% l’efficacité des panneaux solaires.

De nouveaux appareils d’imagerie médicale

La technologie d’imagerie médicale utilisée dans les appareils existants déjà tel que les IRM par exemple offre des bienfaits incontestables. Néanmoins cette technologie est très couteuse raison pour laquelle les scientifiques travaillent actuellement sur le développement de nouveux appareils dans ce domaine.

Joseph Rosen et David Abookasis, deux scientifiques ont trouvé une solution à ce problème en s’inspirant de l’oeil composé de la mouche. Ils ont développé un nouveau système d’appareil médical très économique en prenant la structure de l’oeil de la mouche comme point de départ.

En reproduisant le fonctionnement de l’oeil de la mouche, les scientifiques ont réussi a augmenté le nombre de microlentilles dans l’appareil, permettant ainsi d’augmenter la résolution. ils ont intitulé leur recherche : « Voir à travers les tissus biologiques, en utilisant le principe de l’œil de la mouche » et prétendent que ce nouveau système sera très prometteur.

De nouveaux appareils auditifs

L’oreille de la mouche a causé une révolution dans le développement de nouveaux appareils auditifs. Des chercheurs de l’université de Cornell ont commencé à étudier différents systèmes auditifs présents dans la nature afin de développer de nouveaux équipements auditifs plus perfectionnés. À la suite des ces recherches, il ont décidé de s’inspirer du système auditif de la mouche.

Les scientifiques essayent d’utiliser les fonctionnalités exceptionnelles de la mouche dans la fabrication de systèmes auditifs sous le nom de marque ORMIAFON.

Les scientifiques n’arrivent même pas à créer une mouche

Récemment, une équipe de scientifiques et d’ingénieurs de Berkeley aux Etats Unis ont fabriqué le premier robot-mouche qu’ils ont appelé : « Microfly. » Le gouvernement américain ainsi que le département de la défense ont dépensé 2,5 millions de dollars dans ce projet car il espère pouvoir utiliser ce robot-mouche à des fins d’espionnage mais aussi de reconnaissance.

Le but principal de cette équipe de chercheur était d’arriver à dupliquer le système de mouvement des ailes d’une mouche. Ils ont donc essayé de créer une vitesse de battement d’aile de 150 par secondes qui représente la vitesse requise afin de permettre une suspension dans les airs. Ron Fearing, le chef de projet commente :

« Nous avons réussi à faire battre une aile 150 fois par seconde mais pas les deux. C’est frustrant car une fois que vous réussissez à faire battre une aile comme vous le souhaitez, vous ne pouvez plus rien faire d’autre. » (Extrait d’un article du journal “The San Francisco Chronicle”)

Ils ont par la suite réussi à résoudre ce problème en créant un mécanisme assez complexe pour ensuite s’apercevoir que ce robot mouche n’arrivait toujours pas à se suspendre dans les airs. Ron Fearing conclu en plaisantant :

« Nous avons seulement un robot mouche avec des ailes d’entrainement. » (Extrait d’un article du journal “The San Francisco Chronicle”)

Le professeur Dickinson (mentionné plus haut) qui a aidé aussi les chercheurs sur ce projet commente lui aussi à son tour en disant :

« Vous n’avez aucune idée à quel point certains systèmes biologiques présents dans la nature sont complexes jusqu’à ce que vous essayez de les recréer vous même. » (Extrait d’un article du journal “The San Francisco Chronicle”)


Conclusion

La mouche présente un degré de complexité inimaginable à faire palir un avion de chasse. Néanmoins certaines personnes prétendent que ce design merveilleux et ces structures si sophistiquées de la mouche sont le résultat de l’évolution. Mais cela a t-il un sens ? Si les êtres humains, avec toute leurs intelligences et technologies n’arrivent même pas à créer un semblant de mouche, comment est-ce possible que celle ci soit le résultat d’une évolution par chance aveugle et mutations aléatoires ? Cela n’a t-il pas plus de sens de conclure qu’un Créateur est à l’origine de la création de la mouche ?

Il existe un passage très intéressant à ce sujet dans le coran (pour ceux qui ne savent peut-être pas, le coran est simplement considéré par bientôt une personne sur trois dans le monde comme étant la dernière révélation que Dieu a faite à l’humanité par le biais du dernier des messagers (Muhammad), révélation qui vient confirmer les précédentes données à des messagers tel qu’Abraham, Moise ou Jésus et qui scelle le message divin jusqu’à la fin des temps.)

Dans la sourate (chapitre) numéro 22 appelée « le pélerinage »(Al Hajj) au verset 73 il est dit :

« O Hommes ! Voici une parabole qui vous est proposée. Ecoutez-la ! Ceux que vous invoquez en dehors de Dieu ne sauraient même pas créer une mouche, dussent-ils s’y mettre ensemble. Et si une mouche leur enlevait quelque chose, ils seraient incapables de le lui reprendre. Solliciteur et Sollicité sont aussi faibles l’un que l’autre. » (Le Coran, traduction du sens du verset 73 de la sourate 22)

On remarque tout de suite la véracité dans la revendication « Ceux que vous invoquez en dehors de Dieu ne sauraient même pas créer une mouche, dussent-ils s’y mettre ensemble. »

La suite est tout aussi intéressante et véridique : « Et si une mouche leur enlevait quelque chose, ils seraient incapables de le lui reprendre. »

Explication de la suite du verset en vidéo :

[Saint Glinglin]

Manque de bol : la mouche étant l'un des animaux préférés des généticiens du fait de la rapidité de sa croissance, c'est l'un de ceux qui sont le plus susceptibles de voir leur adn bricolé.

La principale restriction à ces manipulations est qu'elles sont moins utiles que celles des espèces alimentaires.