Individuellement, un étourneau sansonnet n’a rien de remarquable. C’est un oiseau petit et épais au plumage foncé et au bec pointu et pointu. Vous les avez vus. Ils sont pratiquement partout. Il y en a plus de 200 millions rien qu’en Amérique du Nord. Ils gazouillent leurs petites chansons et agacent aussi bien les jardiniers que les agriculteurs à plein temps.
Mais collectivement, ils se transforment.
En vol, en groupes pouvant se compter par centaines de milliers, ils deviennent tout autre chose. Un murmure est une merveille à couper le souffle. C’est un tout vivant, palpitant et plongeant. Il semble défier les lois de la nature tout en la définissant.
En regarder un, c’est découvrir par vous-même la puissance et le mystère du monde naturel.
“Je pense que le sentiment fondamental est un sentiment de respect”, explique Mario Pesendorfer, chercheur postdoctoral à l’Institut d’écologie forestière de l’Université des ressources naturelles et des sciences de la vie de Vienne. “L’échelle spatiale de quelque chose qui se déplace très rapidement – ce que nous sommes totalement incapables de faire – et la structure visuelle qui se produit lorsque de nombreuses personnes font la même chose… nous fascinent vraiment.”
Pour des scientifiques comme Pesendorfer, les murmures font plus qu’inspirer. Ils suscitent la curiosité. Et ils incitent les scientifiques à comprendre comment les animaux en essaim – comme les oiseaux, les abeilles et les poissons – peuvent améliorer nos propres vies.
Les secrets des murmures
Dans les années 1930, le célèbre ornithologue Edmund Selous a suggéré que les oiseaux se déplaçant par murmures utilisaient une sorte de télépathie pour transmettre leurs intentions de vol. “Ils doivent penser collectivement, tous en même temps… un éclair issu de tant de cerveaux”, a-t-il écrit dans son livre, Transfert de pensée (ou quoi ?) chez les oiseaux.
Au fil des années, nous avons découvert que ce n’était pas tout à fait ça. Dans les années 1950, des scientifiques étudiant le comportement collectif des insectes, des poissons et d’autres animaux ont postulé que les mouvements de groupe constituaient davantage une réponse incroyablement rapide aux autres membres du troupeau. Ou l’école. Ou l’essaim. Il ne s’agit pas d’une capacité innée à lire dans les pensées. Il ne s’agit pas non plus d’un ordre d’un chef de groupe.
Il s’agit de « la transmission rapide d’une réponse comportementale locale aux voisins », comme l’écrivent les auteurs d’un article de 2015 publié dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
“Il existe deux manières de susciter le comportement d’un grand groupe”, explique Pesendorfer. “Vous pouvez avoir un contrôle descendant, où vous avez une sorte de leadership, ou une sorte de mécanisme descendant. Pensez à un spectacle de rock. Vous avez la rock star devant et il commence à applaudir, et tout le stade se met à applaudir.”
“Mais ces murmures sont en réalité auto-organisées”, dit-il. “C’est-à-dire que ce sont les petites règles de comportement de l’individu qui lui permettent de s’adapter au grand groupe. Pour comprendre ce comportement, nous devons passer de l’échelle locale – que fait l’individu, quelles sont les règles qu’il suit ? – à l’échelle mondiale : quel est le résultat ?”
En 2013, une ingénieure en mécanique et aérospatiale et son équipe de Princeton ont collaboré avec des physiciens italiens pour étudier les murmures. “Dans un troupeau de 1 200 oiseaux, il est clair que tous les oiseaux ne seront pas capables de suivre les 1 199 autres oiseaux”, a déclaré à l’époque Naomi Leonard, l’ingénieur de Princeton. « Une question importante est donc : « Qui surveille qui ? » »
Les physiciens italiens ont utilisé plus de 400 photos issues de plusieurs vidéos pour le découvrir. Ils ont tracé la position et la vitesse des oiseaux lorsqu’ils affluaient. À partir de là, ils ont construit un modèle mathématique qui identifiait le nombre optimal de compagnons de troupeau à suivre pour chaque oiseau.
Il s’avère que le nombre magique est sept : chaque oiseau surveille ses sept voisins les plus proches et ignore tout le reste. Étant donné que tous ces petits groupes de sept touchent d’autres individus et groupes de sept, les rebondissements se multiplient rapidement. Et à partir de là, toute une murmure s’ensuit. Les découvertes des scientifiques ont été publiées dans la revue PLOS Computational Biology en janvier 2013.
Les trois choses sous contrôle
Bien que cela semble coordonné à grande échelle, les oiseaux individuels ne sont concernés que par trois aspects de leur vol et de celui de ceux qui les entourent. Ces facteurs ont été décrits de plusieurs manières, mais ils sont tous très similaires. Ce sont, de Pesendorfer :
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Une zone d’attraction : “Ce qui veut dire que dans cette zone, tu vas te diriger vers le prochain.”
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Une zone de répulsion : “Ce qui veut dire que vous ne volez pas dans sa voie, sinon vous tombez tous les deux.”
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Alignement angulaire : “Vous devez donc en quelque sorte suivre sa direction [du voisin d’un oiseau].”
“En fonction de la façon dont vous modifiez ces trois paramètres”, explique Pesendorfer, “vous pouvez tout obtenir, depuis ces balles de baseball en forme de tonneau que vous obtenez dans les poissons de mer, jusqu’aux essaims d’insectes d’apparence lâche, en passant par les essaims de poissons et les murmures hautement organisés. Le tout dans ces trois petits paramètres.”
Les scientifiques pensent que ces oiseaux se rassemblent avant tout pour confondre et décourager les prédateurs. Ils le font grâce à leur nombre, au bruit que fait un tel troupeau et à son mouvement. Une certaine communication entre les oiseaux peut également se produire sous forme de murmures. Dites en soulignant les bonnes sources de nourriture. Certains chercheurs pensent que le simple fait de rester au chaud peut être une autre raison de ces murmures.
Ce qui est peut-être le plus étonnant pour le simple mortel, c’est la réaction si rapide de ces oiseaux. Et faites-le avec une telle synchronisation. Si ce n’est pas immédiatement, en quelques battements d’aile d’un oiseau. Ils se déplacent presque comme un seul, dans une sorte de pas verrouillé. Ou, pour ainsi dire, un volet de verrouillage.
Comment?
“Les oiseaux ont une résolution temporelle beaucoup plus élevée que la nôtre”, explique Pesendorfer. Cela signifie que les oiseaux absorbent certaines informations autour d’eux et les traitent beaucoup plus rapidement que les humains. “Ils voient beaucoup plus vite que nous.”
Au-delà du ciel : comment les essaims d’étourneaux remodèlent la technologie
Le modèle de 1986 connu sous le nom de « Boids » a changé notre façon de voir le mouvement. Craig Reynolds, un informaticien formé au MIT, a créé un programme imitant les troupeaux d’oiseaux et les bancs de poissons. Ce n’était pas seulement du code. C’était un modèle de vie.
Ce code est allé directement à Hollywood. Vous l’avez vu dans Batman Returns (1992). Tim Burton a utilisé les algorithmes de Reynolds pour les essaims de chauves-souris. L’animation avait l’air réelle car elle suivait des règles simples. Chaque « oiseau » réagissait à ses voisins. Pas de commandement central. Juste une réaction.
Mais le ciel a encore plus à nous apprendre. Plus précisément, la murmuration.
George Young, auteur principal des recherches du groupe de Leonard à Princeton, a vu le potentiel en 2013. Il a déclaré à l’université que la biologie détenait la clé d’une meilleure robotique. Nous devons comprendre quelles mesures de performance des groupes d’animaux fonctionnent. Nous appliquons ensuite ces mesures aux comportements réactifs des robots.
Les résultats sont déjà visibles dans le ciel au-dessus de nous.
L’Observatoire de Las Cumbres exploite 22 télescopes robotisés. Ils sont présents sur sept sites dans le monde. Ils se coordonnent comme un seul organisme. Ce système est appelé astronomie du domaine temporel. Cela signifie que nous surveillons l’espace à mesure qu’il change. Pas dans les images fixes. En mouvement.
“Lorsque nous obtenons une vision d’ensemble à mesure qu’elle se déroule, nous sommes en mesure d’en apprendre davantage, plus rapidement, et d’améliorer considérablement notre compréhension des forces qui animent l’univers.”
Cela reflète l’étourneau. Le troupeau voit le prédateur. Le troupeau s’échappe. Le réseau survit.
De Central Park à Code
L’ironie est historique. L’ensemble de la population nord-américaine d’étourneaux provient d’environ 100 oiseaux relâchés dans Central Park au début des années 1890. Les fans de Shakespeare l’ont fait. Ils voulaient que l’Amérique possède tous les oiseaux mentionnés par le barde.
Henri IV, Partie I a inspiré l’invasion. Le personnage dit qu’il fera apprendre à un étourneau à parler uniquement « Mortimer ». Pour garder sa colère en mouvement.
Aujourd’hui, cette colère est immobile. L’oiseau est vivant. Et son comportement est en train d’être codé.
L’Institut Wyss de Harvard s’intéresse à la robotique en essaim. Ce champ utilise des données Starling. Les applications sont compliquées mais vitales. Recherche et sauvetage. Construction. Assainissement de l’environnement. Applications médicales. Imaginez de minuscules drones entrant dans le corps. Ils envahissent une tumeur. Ils agissent comme une seule unité.
L’utilisation militaire est évidente. Micro-drones lâchés par des avions de combat. Un essaim peut submerger les défenses ou cartographier le terrain plus rapidement qu’une seule sonde.
Ensuite, il y a la route. Des voitures autonomes travaillant ensemble. Pas seulement s’éviter. S’anticiper. Réduire les embouteillages en agissant comme un fluide. Un murmure de métal et de verre.
Pesendorfer note la déconnexion. Les humains ont des processus de prise de décision compliqués. Nous réfléchissons trop. Ce n’est pas le cas des étourneaux. Ils transforment des règles simples en comportements complexes.
“Ces modèles nous aident à comprendre ces types de modèles”, explique Pesendorfer.
Nous ne sommes pas habitués à examiner des processus décisionnels simples et à grande échelle. Nous supposons que la complexité nécessite un cerveau complexe. Nous avons tort.
Les aspects pratiques du flocage
Si vous souhaitez reproduire cette efficacité, vous devez savoir où chercher. Et quand.
Qu’est-ce qu’une murmuration exactement ?
C’est le comportement de troupeau coordonné des étourneaux. Nous parlons de groupes de centaines. Ou des milliers. Ou des millions. Le mouvement ressemble à une forme unique et changeante. C’est fluide. C’est chaotique à l’œil mais ordonné par les données.
Quand puis-je voir un murmure d’étourneaux ?
Le timing est primordial. La saison est l’hiver. Plus précisément, entre octobre et mars. Le pic se produit en décembre et janvier. Les oiseaux se rassemblent pour se réchauffer. Ils se rassemblent également pour confondre les prédateurs. Mais pour le technologue, c’est une mine d’or en matière de données.
A quoi sert une murmuration ?
Sécurité. C’est le principal moteur. Les prédateurs frappent fort. Un seul oiseau est facile à attraper. Un nuage tourbillonnant ne l’est pas. Les chiffres confondent le vecteur d’attaque. C’est une stratégie défensive. Mais c’est aussi la thermorégulation. Se blottir génère de la chaleur.
Nous les observons pour apprendre à construire de meilleurs systèmes. Pas seulement des télescopes. Pas seulement les voitures. Mais des systèmes qui s’adaptent. Cela réagit. Qui survivent sans commandant.
L’étourneau ne se soucie pas de votre algorithme. Il ne se soucie que de l’oiseau à côté de lui. Et dans cette simplicité, nous trouvons notre avenir.
