Environ 1 million de téléchargements par mois, tel est le succès de Pinocchio, un logiciel français qui se retrouve jusque dans le code des robots champions de kung-fu d'Unitree ou dans les nouveaux simulateurs annoncés par le géant Nvidia. Pour Justin Carpentier, le chercheur qui l'a créé, Pinocchio est avant tout une réponse à une question simple : comment apprendre à une machine à bouger et à s'adapter à son environnement ?
Des origines toulousaines
Tout commence à Toulouse, au LAAS-CNRS, où les travaux de ce jeune thésard, sous la direction de Jean-Paul Laumond, pionnier de la robotique humanoïde en France, prennent forme. Ce dernier a introduit la discipline au Collège de France en 2012, puis à l'Académie des Sciences en 2017. Carpentier y entame des travaux sur les fondements calculatoires de la locomotion anthropomorphe, c'est-à-dire comment écrire les algorithmes qui permettront à un robot de se déplacer. « C'est Jean-Paul Laumond qui m'a montré qu'on pouvait mettre de jolies mathématiques derrière la notion de mouvement, et qui m'a donné l'idée d'une machine intelligente », se souvient le chercheur, aujourd'hui à la tête d'une équipe d'une cinquantaine de personnes à l'Inria.
Un moteur de calcul en temps réel
Concrètement, faire marcher un robot humanoïde implique de résoudre en temps réel des milliers d'équations : chaque appui du pied sur le sol, chaque mouvement de bras, chaque ajustement d'équilibre nécessite des calculs sur des dizaines de variables simultanées. Pinocchio est le moteur qui effectue ces calculs à toute vitesse. « À l'époque, il y avait très peu d'outils capables d'appréhender la physique du monde, et cette bibliothèque a permis d'encoder les équations de Newton, qui régissent le mouvement des corps et leurs interactions de contact sous forme d'algorithmes », précise celui qui fait remonter sa passion pour les robots à l'adolescence, au lycée Gustave-Eiffel d'Armentières, où des professeurs l'initient aux Trophées de la robotique.
Une efficacité redoutable
Ce qui distingue Pinocchio de ses concurrents, c'est son efficacité. Le logiciel a été conçu pour que le temps de calcul augmente proportionnellement à la complexité du robot, et non de façon exponentielle, comme c'est souvent le cas. Là où d'autres systèmes ralentissent fortement quand le robot a plus d'articulations, Pinocchio tient le rythme, permettant au robot de réagir à son environnement en temps réel.
Le choix de l'open source
Quand il rejoint Inria Paris en 2018 pour intégrer l'équipe Willow, Justin Carpentier aurait pu bifurquer vers l'industrie, chez Boston Dynamics, qui lui faisait de l'œil. Il choisit de rester dans la recherche publique, avec une conviction : l'impact sera plus grand si le logiciel reste ouvert. « L'open source, c'est mettre à disposition de tout le monde notre recherche. C'est une question de transparence, mais aussi une façon de permettre à n'importe qui de l'utiliser. » Un logiciel accessible aussi bien à une jeune start-up parisienne méconnue qu'à un grand acteur industriel… Des acteurs aussi variés qu'Enchanted Tools, Wandercraft – qui va déployer 350 androïdes pour Renault dans les dix-huit prochains mois – ou Airbus s'en sont emparés.
Un logiciel non énergivore
Cette philosophie a aussi une dimension technique. Là où la tendance dominante consiste à lancer des calculs toujours plus massifs sur des GPU – ces processeurs graphiques puissants mais coûteux et énergivores –, Pinocchio est conçu pour tourner sur un processeur ordinaire. « Les derniers GPU de Nvidia valent autour de 20 000 euros, et leur coût énergétique est également considérable. Nous sommes capables de faire tourner nos algorithmes sur un microprocesseur classique. »
Jouer la carte du collectif
En 2024, une bourse ERC Starting Grant de 1,5 million d'euros vient consacrer cette ambition avec le projet Artifact, dont l'objectif est de combiner contrôle optimal, apprentissage profond et perception enrichie pour créer un logiciel universel et adaptable à n'importe quel robot. La promesse : des machines autonomes capables d'apprendre, de faire face à l'imprévu et d'interagir avec l'humain hors des usines, comme à l'hôpital ou à domicile.
La bataille de ce chercheur originaire « d'un patelin du nord de la France, entre Lille et Lens » : construire un consortium, du nom de Maestro, pour fédérer les communautés française et européenne autour de ces « communs numériques ». Une manière de tenir tête à la Silicon Valley et à Pékin en jouant collectif. « Il faut travailler de concert à l'échelle européenne pour ne pas laisser le champ libre à la Chine et aux États-Unis. » Le succès de Pinocchio dans la communauté robotique mondiale est peut-être la preuve que c'est (encore) possible.
