Serena Ivaldi : une femme, des robots et des humains

Est-ce la lecture de science-fiction, sa passion au sortir de l’enfance qui a déterminé la carrière scientifique et l’intérêt de Serena Ivaldi pour la robotique ? « Assurément, mais pas seulement », répond cette brillante chercheuse qui a rejoint les équipes d’Inria à Nancy en 2015, après ses premières expériences de recherche à l’international. « Ce sont surtout les rencontres et les échanges avec mes collègues, en particulier à l’occasion de postdoctorats en France et en Allemagne, qui ont forgé ma conception de la recherche scientifique et affiné mon goût pour la robotique et l’apprentissage automatique. »

Pour Serena Ivaldi, les travaux dans ces domaines prennent sens lorsqu’ils contribuent à améliorer le quotidien des êtres humains. Chargée de recherche dans l’équipe LARSEN[*], dirigée par François Charpillet, et au sein de laquelle elle a participé à définir les orientations, en particulier l’axe robotique humanoïde qu’elle porte, Serena s’intéresse à la robotique collaborative (ou CoBot). « La plupart de nos projets visent à développer des systèmes robotiques conçus pour travailler avec les humains et les assister dans des tâches potentiellement dangereuses ou pénibles, en particulier dans le secteur industriel », résume-t-elle.

Une forte implication dans des projets européens

C’est le cas du projet européen H2020 « AnDy », lancé en 2017 pour quatre ans et doté d’un budget d’environ quatre millions d’euros, dans lequel Serena Ivaldi s’investit. « Nous cherchons à adapter les commandes des robots aux gestes des humains et à améliorer par exemple la coactivité de l’Homme et des robots. Une partie du projet porte sur la prédiction de ‘’l’intention gestuelle’’ par les machines. Nous développons des algorithmes de contrôle fondés sur des techniques d’intelligence artificielle, qui permettent aux robots d’apprendre un geste au contact des humains, en exploitant les données issues de capteurs biométriques. »

Neuf partenaires issus de six pays (Allemagne, Danemark, France, Italie, Pays-Bas, Slovénie) constituent le consortium de ce projet qui regroupe les compétences d’une cinquantaine de chercheurs et ingénieurs, en robotique et automatique. À terme, leurs travaux contribueront à améliorer l’ergonomie de postes de travail ou à renforcer la sécurité de tâches délicates (par exemple, en évaluant l’activité d’un opérateur, en détectant un risque et en l’alertant en cas de danger potentiel, comme celui d’adopter une mauvaise posture lors de manutention).

Serena Ivaldi est également impliquée dans le projet européen « HEAP », qui mobilise pour trois ans (2019-2022) une équipe plus réduite (six contributeurs issus de cinq établissements : les universités de Lincoln au Royaume-Uni, de Vienne en Autriche, l’Institut italien de technologie, l’institut de recherche Idiap en Suisse et Inria). « Nous cherchons à développer des systèmes capables de trier des objets divers dans une pile. Le problème est inspiré du tri des déchets. Ceux-ci sont très variés (souples, fragiles, métalliques, plastiques, cassés, etc.) et de tailles et formes très différentes. Afin d’apprendre aux robots à les manipuler, nous travaillons sur des algorithmes de saisie qui intègrent l’expertise des humains. »

Une ouverture précoce à la recherche collaborative

L’implication de Serena Ivaldi dans ces projets européens – comme dans d’autres projets de recherche collaborative, à l’instar de « Flying coworker » (financé par l’ANR^***), ou « C-Shift » (financé par l‘UE), tous deux dédiés aux interactions humains-robots – ne doit rien au hasard. Elle accomplit ses études supérieures dans son Italie natale qu’elle quitte en 2011, après avoir obtenu un master en automatique et robotique à l’université de Gêne et un doctorat en robotique et automatique de l’Institut italien de technologie. « Au sein d’une équipe dédiée à la robotique humanoïde, j’ai travaillé sur l’estimation en ligne de la dynamique des robots à partir de capteurs embarqués, puis sur des techniques de contrôle et de calcul mécanique afin de doter les robots de mouvements ‘’optimaux’’, consommant peu d’énergie et ressemblant à ceux des humains. Les travaux ont été validés sur le robot humanoïde iCub. »

Elle rejoint alors la France (université Pierre et Marie Curie, à Paris^****) puis l’Allemagne (université de Darmstadt) pour trois ans, poursuivant ses recherches dans le cadre de postdoctorats et contribuant avec succès à un premier projet européen, « CoDyCo », dont elle a assumé une partie du développement. « Nous avons combiné des techniques d’apprentissage machine et de contrôle que nous avons appliquées au robot iCub. Saisir un objet à terre par exemple mobilise non seulement la main mais aussi le reste du corps : bras, torse, jambes, etc. Nous parlons de ‘’mouvements de corps complet’’ des robots : nos recherches ont contribué à ce type d’applications. »

Serena Ivaldi s’appuie aujourd’hui sur cette expérience pour ses recherches à l’institut, travaillant à rendre plus robustes les systèmes robotiques et plus naturelles leurs interactions avec les humains. Les robots des livres de science-fiction qu’elle lisait assidûment deviennent de nos jours une réalité et la chercheuse éprouve une certaine fierté à contribuer à leur avènement, « pour assister les humains dans leur vie quotidienne et dans le travail, et les remplacer dans des environnements dangereux », conclut-elle.