Sony AI dévoile un système robotique articulé alimenté à l’IA pouvant rivaliser avec les meilleurs joueurs humains de tennis de table lors de matchs de haut niveau. Il s’agirait de l’un des premiers systèmes robotiques à atteindre un niveau de jeu expert dans un sport de compétition exigeant à la fois des réflexes aiguisés et des mouvements rapides et maîtrisés. Cette avancée marque une avancée notable non seulement dans la recherche en IA, mais également dans la robotique.
Les systèmes robotiques alimentés à l’IA ont démontré des performances spectaculaires dans des domaines auparavant réservés aux humains tels que les jeux de réflexion comme les échecs et les jeux vidéo. Leur application dans les environnements réels demeure cependant un défi, les interactions physiques exigeant à la fois de la vitesse et de l’agilité, ainsi que des contrôles du mouvement qui s’exécutent en quelques millisecondes.
La rapidité et l’agilité physique des systèmes robotiques sont en effet essentiels pour l’exécution des tâches en temps réel, y compris les interactions avec les humains. Les récentes avancées en matière d’apprentissage profond par renforcement ont amélioré le contrôle à haute vitesse chez les robots. Cela leur a par exemple permis d’obtenir des performances comparables à celles de champions humains dans certains sports.
Cependant, ces performances n’ont jusqu’ici été démontrées principalement que dans des environnements simulés. Le tennis de table constitue l’un des tests de performance les plus exigeants pour les robots car il requiert des réactions rapides et des temps de perception à faible latence, ainsi que des prédictions précises des trajectoires des balles. Des travaux antérieurs ont tenté de relever ces défis mais les systèmes n’ont généralement été testés qu’avec des joueurs débutants ou amateurs.
Ace, le nouveau système robotique de Sony AI, défie pour la première fois les joueurs d’élite et professionnels et a démontré des performances remarquables. « Le tennis de table est un sport d’une complexité extrême qui exige des décisions prises en une fraction de seconde, ainsi que vitesse et puissance », a déclaré dans un communiqué Peter Dürr, directeur de Sony AI à Zurich et chef de projet Ace.
« Ces recherches ont démontré qu’un robot autonome peut effectivement remporter une compétition sportive, en égalant, voire en surpassant, le temps de réaction et la prise de décision des humains dans un espace physique. »
De multiples systèmes de capteurs adaptés à un sport exigeant
Le tennis de table exige des réflexes rapides, les balles pouvant atteindre 20 m/s lors des matchs de haut niveau, tandis que l’intervalle entre les coups est fréquemment inférieur à 0,5 s. La rotation, c’est-à-dire la vitesse angulaire de la balle, peut atteindre 1 000 rad/s, ce qui influence sa trajectoire et son comportement lors des rebonds sur la table et la raquette. La rotation est donc utilisée par les joueurs pour rendre les coups plus difficiles à renvoyer ou pour obtenir un avantage tactique.
Afin de doter Ace des capacités de réflexe nécessaires au jeu de haut niveau, les chercheurs de Sony AI ont intégré un système de perception à haute vitesse composé de neuf caméras à capteurs de pixels actifs (APS) équipées de capteurs d’image « IMX273 » de Sony Semiconductor Solutions (SSS) afin de détecter la position 3D précise de la balle.
Trois systèmes de contrôle du regard (GCS) utilisant des caméras à capteurs de vision d’événements (EVS) « IMX636 » et des miroirs panoramiques/inclinables sont utilisés pour mesurer en temps réel la vitesse et la rotation de la balle.
Le robot dispose également d’un système de contrôle basé sur l’apprentissage par renforcement pour la prise de décision rapide, ainsi qu’un système de contrôle précis assurant l’agilité et la fluidité de ses mouvements. L’ensemble contrôle un bras robotique à huit articulations.
Un taux de retour de la balle supérieur à 75 %
Ace a été évalué lors de séries de matchs disputés selon les règles de la ligue professionnelle japonaise de tennis de table. Parmi les adversaires figuraient cinq joueurs d’élite (avec plus de dix ans d’expérience et une moyenne de 20 heures d’entraînement hebdomadaire) et deux joueurs professionnels, tous deux actifs dans la ligue professionnelle japonaise.
Le robot a remporté trois matchs sur cinq contre les joueurs d’élite, mais a perdu ses deux matchs contre les joueurs professionnels. Il a marqué 16 points directs après son service contre les joueurs d’élite, tandis que ces derniers n’en ont marqué que huit collectivement. Il a également atteint un taux de retour de la balle supérieur à 75 % avec une rotation allant jusqu’à 450 rad/s, des chiffres nettement supérieurs à ceux des précédents dispositifs.
Le système a en outre démontré des réactions rapides aux coups inhabituels comme les balles qui rebondissent sur le filet. Par ailleurs, après la publication de ces premiers résultats dans la revue Nature, les chercheurs ont réorganisé des matchs supplémentaires contre deux nouveaux joueurs professionnels et deux joueurs d’élite.
Ace a battu les deux joueurs d’élite et l’un des joueurs professionnels. Il a montré des vitesses de frappe plus élevées, un placement plus agressif près du bord de la table et des échanges plus rapides par rapport aux matchs précédents, suggérant des gains de performance continus en situation de compétition.
D’après Peter Stone, directeur scientifique chez Sony AI : « cette avancée dépasse largement le cadre du tennis de table. Elle représente un tournant majeur dans la recherche en IA, démontrant, pour la première fois, qu’un système d’IA peut percevoir, raisonner et agir efficacement dans des environnements réels complexes et en constante évolution, exigeant précision et rapidité. Une fois que l’IA sera capable d’opérer au niveau d’un expert humain dans ces conditions, elle ouvrira la voie à une toute nouvelle catégorie d’applications concrètes, auparavant inaccessibles. »
Vidéo montrant le système de regard utilisé par Ace :
