Le myxomycète peut optimiser nos réseaux

Dans son édition du 22 janvier 2010, le magazine Science vient de publier les résultats d'une étude sur le champignon myxomycète, une slime, qui permettrait de faire progresser divers systèmes technologiques.

Les étonnantes facultés du myxomycète

Les experts en ingénierie humaine ont étudié le myxomycète Physarum polycephalum afin de déterminer s'il pouvait représenter une alternative fiable et plus économique au développement de réseaux.

Sous la direction du Dr Atsushi Tero de l'Université de Hokkaido au Japon, les chercheurs ont constaté que le myxomycète se fixait sur des sources de nourriture en suivant pratiquement la même disposition spatiale que le réseau ferroviaire de Tokyo !

Autrement dit, cet organisme primitif est capable d'optimiser sa manière de coloniser un territoire et sa capacité de survie aussi bien qu'un être humain, et même beaucoup plus vite, au point qu'on envisage de l'utiliser pour réduire la congestion du trafic !
L'expérience

Les chercheurs ont placé le myxomycète sur une surface humide et l'ont parsemée de flocons d'avoine, dans un agencement correspondant aux villes entourant Tokyo. Ils ont ensuite laissé le champignon se développer à partir du centre. Ils ont constaté que le myxomycète s'est étendu, s'organisant et établissant un réseau ressemblant au réseau ferroviaire de Tokyo: efficace, fiable et rentable.

"Certains organismes se développent en un réseau interconnecté dans le cadre de leur comportement normal de recherche et d'exploitation de nouvelles ressources", explique le Dr Tero, l'auteur principal. "Le Physarum est un syncitium amiboïde de grande taille, qui se nourrit à partir d'aliments répartis en petits amas... [Il] peut ainsi trouver le chemin le plus court à travers un labyrinthe, ou relier efficacement diverses sources de nourriture par un réseau mais avec une courte distance moyenne entre deux sources, le tout avec une tolérance élevée aux coupures accidentelles".

L'équipe considère que la compréhension des mécanismes de ce système biologique pourrait faciliter la conception de réseaux auto-organisés et efficaces dans divers domaines. Ils ont réussi à comprendre les mécanismes de base nécessaires au myxomycète pour relier efficacement ses sources de nourriture, puis les ont intégrés à un modèle mathématique.

Grâce à cette étude, les chercheurs ont établi que le comportement de ce myxomycète pouvait apporter aux nouvelles sciences et technologies des réseaux plus efficaces et adaptables pour les communications et les transports.
Perspectives

Selon le professeur Wolfgang Marwan de l'Université Otto von Guericke en Allemagne : "Ce modèle capture la dynamique de base de l'adaptabilité d'un réseau par l'interaction de règles locales. Il génère des réseaux dont les propriétés sont équivalentes ou meilleures que celles de nos réseaux d'infrastructure".  Et de poursuivre : "Les travaux du Dr Tero et de ses collègues sont un exemple fascinant et convaincant [de la façon dont des] modèles mathématiques totalement inspirés par la biologie peuvent conduire à de nouveaux algorithmes efficaces, capables de générer des systèmes techniques ayant les fonctions essentielles de systèmes vivants et utilisables par exemple en informatique".

Selon le Dr Tero, ce modèle innovant pourrait soutenir des réseaux auto-organisés, plus efficaces et moins coûteux, par exemple des réseaux spécialisés ou pour mobiles, ou encore des réseaux distants de détecteurs.

De nouvelles études sont en cours où le myxomycète est relié à des capteurs électroniques convertissant les influx électriques émis par l'organisme en tension puis en commandes électromécaniques, permettant au myxomycète de piloter un mini-robot.
Cette étude conduite par des chercheurs du Japon et du Royaume-Uni s'inscrit dans le cadre du projet MMCOMNET (Measuring and modelling complex networks across domains), qui a reçu de l'Union Eruopéenne 1.5 millions d'euros dans le contexte de l'activité NEST (New and emerging science and technology) du sixième programme-cadre.