# Les processus génératifs bio-robotiques au service de l'aide à la conception pour l'architecture éco-responsable

## *Bio-robotic generative processes at the service of design assistance for eco-responsible architecture*

Ilias Poutsiakas¹

¹MAP-ARIA, UMR CNRS-MC 3495, Ecole Nationale Supérieure d'Architecture de Lyon, 3 Rue Maurice Audin, 69120 Vaulx-en-Velin, France

**Résumé.** Dans une perspective d'exploration et d'invention de nouveaux processus de conception alternatifs, nous avons mis en place un dispositif robotique qui agit et communique avec un milieu biotique évolutif. Notre démarche s'inscrit dans le besoin urgent d'alternatives pour lutter contre la catastrophe écologique qui devient de plus en plus menaçante. Elle questionne l'impact du domaine de l'architecture et de la construction en général, dont les modèles de conception sont inscrits dans des logiques ultra-libérales et anthropocentrées qui participent ainsi de manière active à l'aggravation du problème climatique. Notre objectif a été de requestionner le rôle de l'architecte concepteur tel qu'il est perçu aujourd'hui, et de proposer à la place des démarches de conception plus douces, non-déterminées, aléatoires et inspirées du monde numérique et biologique. C'est ainsi que notre dispositif bio-robotique tente d'explorer une de ces voies ouvertes aux architectes à travers un système génératif, guidé par l'évolution de la matière vivante. Son but final est de reproduire et appliquer au domaine de la conception, les logiques d'auto-organisation préexistantes dans les écosystèmes naturels.

**Mots clés.** Processus génératifs, Communication, Rétroaction, Bio-gels, Extrusion robotique, CFAO, Écosystèmes, Bio-digital.

**Abstract.** With a view to explore and invent new alternative design processes, we have set up a robotic device that acts and communicates with an evolving biotic environment. Our approach follows the urgent need for alternatives to fight against the ecological crisis which is becoming more and more threatening. Our approach questions the impact of the field of architecture and construction in general, whose design models are inscribed in ultra-liberal and anthropocentric logics which thus actively participate in the aggravation of the climate problem. Our goal has been to question the role of the architect as it is perceived today, and to propose instead softer, non-determined approaches inspired from the digital and
biological world. This is how our bio-robotic device attempts to explore one of these paths open to architects through a generative system, guided by the evolution of living matter. Its ultimate goal is to reproduce and apply to the field of architectural design the self-organization logics pre-existing in natural ecosystems.

**Keywords.** Generative processes, Communication, Feedback, Bio-gels, Robotic extrusion, CAD/CAM, Ecosystems, Bio-digital.

# 1 Introduction

Le dispositif que nous avons mis en place est constitué de plusieurs éléments hétérogènes qui communiquent entre eux pour former *in fine* un système. Une machine dans laquelle les éléments sont orchestrés pour travailler ensemble développant ainsi, une forme de complémentarité. Le système, une fois mis en route, ressemble à une allégorie d'une intervention itérative d'un acteur humain dans un milieu naturel simulé par des bactéries. La logique ici, consiste à imaginer que les bactéries reproduisent de manière simplifiée le fonctionnement et les mouvements observés au sein des écosystèmes naturels. Dans le fonctionnement du dispositif nous imprimons, à l'intérieur de cet écosystème simulé, des constructions mi-artificielles, mi-naturelles qui ne viennent pas contrôler, envahir ou assujettir le milieu, mais plutôt intégrer son fonctionnement et ses cycles afin d'en faire partie. À travers notre dispositif nous émettons donc l'hypothèse qu'il est possible d'imaginer des modèles de conception, de fabrication, et d'intégration, qui ne sont pas prédéfinis mais itératifs, évoluant et inclusifs, inspirés des modes de prolifération et de symbiose, intrinsèques au monde vivant (dans notre cas les bactéries). Ainsi pour exposer ces logiques que nous avons explorés à travers nos expérimentations bio-robotiques, nous allons construire notre propos de la manière suivante : Après l'exposition de l'état de l'art relatif à la question, nous allons procéder à une analyse détaillée du dispositif mis en place. Nous allons analyser le fonctionnement de ses différents systèmes techniques ainsi que les étapes et les variantes par lesquels nous sommes passés avant sa formulation finale. Ensuite nous allons procéder à une analyse des résultats, puis a une exposition des techniques de captation et de rétroaction employées dans nos expérimentations. Nous allons également exposer les déclinaisons possibles de notre dispositif. Nous allons enfin, dans la partie discussion, procéder à l'exposition des logiques de communication expérimentées, ainsi que la plus-value qu'un système bio-robotique comme celui que nous avons mis en place peut apporter dans une démarche d'aide à la conception pour le domaine de l'architecture.

# 2 Etat de l'art

Concernant l'impression 3D de biomatériaux via des outils robotiques plusieurs alternatives additives à base de gels visqueux ont été explorées. Le projet Aguahoja du groupe Mediated Matter du MIT explore la *Water Based Digital Fabrication* avec la mise en place d'un bio-ciment composé de polymères naturels, abondants dans le monde biologique, tels que la pectine ou la chitosane, dans une quête durable de nouvelles caractéristiques mécaniques et optiques mais aussi une plus grande légèreté et la biodégradabilité des structures architecturales [1]. L'artiste chercheuse Gabriela Munguía, a elle aussi développé un système d'impression 3D permettant de générer des formes tridimensionnelles constituées d'une gélose dextrosée à la pomme de terre [2], similaire à celle que nous avons utilisé pour la prolifération des bactéries dans nos expérimentations. Des explorations ont également été menées avec des hydrogels augmentés par des microalgues dans le but de les imprimer en
3D tout en leur permettant de continuer leur prolifération et leur travail de photosynthèse [3]. Enfin, cette fois dans une logique soustractive, la robotique a été employée pour découper des blocs de mycélium vivant dans une même logique d'emploi de matériaux abondants, réutilisables et autogénérés [4].

Les techniques de fabrication et les matériaux employés par ses démarches sont similaires à celles de notre dispositif, en revanche leur objectif d'utilisation n'est pas le même. Elles ont toutes comme objectif d'inventer des modes de bio-fabrication innovants et alternatifs dans une logique d'optimisation. En revanche, notre dispositif ne tente pas de fabriquer des artefacts mais plutôt de reproduire un protocole génératif dans le but de guider la conception architecturale. Dans cette logique, nous préférons utiliser dans le présent article la notion de substrat qui nous permet dans ce dispositif de simuler et reproduire un milieu et un contexte évolutif.

# 3 Dispositif, section expérimentale

## 3.1 Le système global et son fonctionnement

À l'épicentre du dispositif se trouve le bac nutritif dans lequel des bactéries prolifèrent librement. Ce sont les bactéries qui vont dicter les opérations de toutes les autres composantes. Les mouvements constants de ses bactéries dues à leur prolifération, sont cartographiés à partir de prises de vues perpendiculaires afin de définir des zones disponibles à l'intervention. Une fois ces zones définies, un bras robotique 6 axes (ST Robotics® R12), équipé d'un système d'extrusion, va intervenir dans la zone choisie pour y extruder une construction à base de gel hyper-nutritif, qui va venir perturber localement la prolifération des bactéries. Très rapidement, la structure extrudée par le robot est incluse dans le processus de prolifération des bactéries et participe à leur évolution. Ainsi le processus peut être repris depuis le début. La prolifération dans le substrat est cartographiée à nouveau, cette fois avec la structure imprimée prise en compte afin de venir imprimer une nouvelle structure qui complètera celle de l'itération précédente. Ce processus peut donc être répété à l'infini, car il agit à la manière d'un réseau, dans lequel l'intervention artificielle reproduit le fonctionnement du substrat/milieu dans lequel elle s'inscrit. Le système s'auto-organise donc grâce à une forme de communication<fnref n="1" /> établie entre la matière vivante et le numérique. L'intégralité des actions et des données produites sont ainsi numériquement compilées en vue de garder une trace et un retour sur l'expérimentation.

Le système mis en place est constitué de trois catégories d'éléments. Les éléments vivants (bactéries) et leur milieu de vie (substrat nutritif et gel nutritif), les éléments numériques, c'est-à-dire les capteurs de données, les cartes et les microcontrôleurs, les éléments robotiques et d'extrusion qui interagissent avec les éléments vivants grâce aux éléments numériques. Dans notre description du dispositif nous ne mélangeons pas les éléments de captation numérique aux éléments d'extrusion robotique parce que ces derniers sont en réalité, seulement des outils, nous permettant de nous déplacer et de construire dans l'espace. En revanche, le système de captation numérique participe activement à l'évolution de l'écosystème simulé dans le bac nutritif. Il faut par contre bien noter que le système d'extrusion robotique n'a certes pas de pouvoir décisionnel sur le milieu mais c'est lui qui

<footnote n="1">¹ Dans cet article nous utilisons la notion de milieu naturel pour parler des écosystèmes biotiques ou biologiques dans lesquels les composantes sont interconnectées créant ainsi des réseaux d'actions, de relations et d'interactions. Ces composantes interagissent et communiquent entre elles de manière à réguler naturellement le fonctionnement du système global. Nous considérons dans cet article, que les composantes de ces écosystèmes sont les végétaux, les animaux (dont les humains), mais aussi leurs productions (plumes, poils, feuilles, branches pour le monde animal au même titre que l'architecture bâtie et la technologie pour les humains).</footnote>
agit directement à l'intérieur de celui-ci, mais de manière machinale, suivant les directives données par le système de captation.

La Figure 1, illustre de manière diagrammatique la disposition des différentes composantes du dispositif et les flux d'échanges entre eux (gel, nutritif, information, captation etc.). On peut remarquer que tous les éléments sont connectés et établissent des moyens de communication avec plusieurs, voire parfois la totalité des autres composantes du système, permettant ainsi cette logique d'orchestration, expliquée plus haut.

<figure><img src="image_1.png" /><figcaption>Fig. 1. Schéma axonométrique décrivant le dispositif.</figcaption></figure>

## 3.2 Extrudeur Robotique

Comme expliqué plus haut, le système d'extrusion développé pour le bras robotique permet d'extruder de manière contrôlée le gel nutritif qui servira à construire des artefacts et perturber la prolifération des bactéries dans le bac. Le système d'extrusion est composé de deux parties : 1) Une partie mobile composée de la tête d'extrusion attachée à l'effecteur à l'extrémité du robot ; 2) La partie fixe composée de la centrale de contrôle de l'extrusion qui se trouve décalée d'un mètre devant la base du bras robotisé.

Sur la tête d'extrusion (Fig. 2) on retrouve un système qui va contraindre le débit et la forme de la matière extrudée mais aussi une caméra endoscopique ainsi qu'un capteur ultrason qui va informer la centrale de contrôle de la position de la buse par rapport à la
géométrie évolutive du substrat. Le capteur ultrason peut être remplacé ou augmenté avec d'autres capteurs pour faire varier les paramètres de contrôle de l'extrusion, par exemple avec un capteur d'humidité, ou un capteur couleur RVB.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>**Fig. 2.** La tête d'extrusion (A noter que sur cette version on retrouve uniquement le capteur ultrason, sans la caméra endoscopique.)</figcaption></figure>

La tâche de propulsion du gel est assurée par un compresseur qui se trouve derrière la centrale. La centrale, elle, joue un rôle essentiel dans le fonctionnement de l'extrudeur car c'est elle qui va collecter les données de la buse mais aussi du reste du système afin de contrôler l'extrusion. Sur la centrale on retrouve donc un microcontrôleur et son assemblage électronique, programmé avec la plateforme (Arduino®), une valve solénoïde contrôlée par le microcontrôleur et un réservoir de matière dans lequel on retrouve un piston qui sert à pousser celle-ci dans les tuyaux reliant la buse à la centrale (Fig. 3).

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>**Fig. 3.** La centrale d'extrusion, contenant : le réservoir en bas au milieu, la valve solénoïde et l'entrée d'air en bas à droite, le microcontrôleur, en haut à droite et l'assemblage électronique (transistors, bouton, résistances, diodes etc.) en haut à gauche. On retrouve également sur la droite l'entrée du port de communication entre le microcontrôleur et l'ordinateur (en haut) et l'entrée d'air comprimé contrôlée par la valve (en bas). Puis sur la gauche les câbles de transfert des données (en haut), et le tuyau reliant le réservoir à la tête d'extrusion (en bas).</figcaption></figure>
En cas d'extrusion le fonctionnement est donc le suivant : Le compresseur fournit une pression constante. Le microcontrôleur analyse en temps réel, les données des différentes composantes du système et ordonne l'ouverture ou la fermeture de la valve solénoïde. Quand la valve est en position ouverte, l'air comprimé active le piston qui propulse le gel jusqu'à la buse, procurant ainsi une extrusion de x secondes.

Concernant la modélisation des trajectoires robotiques nous avions utilisé le logiciel (Rhinoceros 3D®) et sa plateforme de modélisation paramétrique (Grasshopper®) pour transformer les données cartographiques en coordonnées robotiques d'extrusion. Pour l'envoi des trajectoires (Grasshopper®) au robot, nous avons utilisé la plateforme de programmation (Processing®) qui nous a permis d'établir la communication entre grasshopper et le contrôleur de notre robot ainsi que la traduction du langage grasshopper en langage RoboForth, utilisé par notre bras robotique. Afin d'établir un moyen de communication entre l'environnement (Grasshopper®) et les différents capteurs et le microcontrôleur, programmés en langage Arduino, nous avons utilisé le plugin (Firefly®).

## 3.3 Variantes

Avant d'arriver à la version finale du système d'extrusion présentée dans le chapitre précédent, nous avons réalisé plusieurs variantes de disposition des éléments afin de trouver sa version la plus optimisée. Les critères des différentes dispositions ont été le contrôle optimal du débit d'extrusion et la minimisation du poids porté par le bras robotique. Le robot que nous utilisons (ST Robotics® R12), est lui très limité en termes de charge portée (1 kg maximum), d'où notre intérêt sur son optimisation. Pour le faire, nous avons donc essayé de délocaliser au maximum les éléments vers la centrale. Le fait que le gel nutritif ne soit pas complètement liquide, procure plusieurs problèmes dans le contrôle de l'extrusion lié la formation de bulles d'air et à une répartition non homogène des forces à l'intérieur du gel. Cet effet est proportionnellement réduit quand le réservoir de matière se trouve au plus près de la tête d'extrusion. Nous avons donc dû trouver la meilleure combinaison entre poids et distance entre le réservoir et la tête. Les figures 4 et 5 illustrent les 4 variantes qui ont été étudiées en photo (Fig. 4) et en diagramme (Fig. 5) afin de comparer leur apport en poids (avec un réservoir plein) sur le robot. La variante n°.1 présente un poids considérable, en revanche elle propose le meilleur contrôle du débit. La variante n°.2 présente un très bon poids, en revanche le fait de contrôler avec la valve solénoïde le débit du gel et non pas de l'air, a fait que la valve s'est bouchée à plusieurs reprises. La variante n°.3 présente le même problème, cette fois avec un poids considérable. La variante n°.4 a été celle choisie car le poids est largement supportable par le robot et l'extrusion est relativement bien contrôlée. À noter que plus tard, nous avons opté pour la variante n°.1 en fabriquant une nouvelle tête d'extrusion dans laquelle nous avons sacrifié le poids pour une extrusion mieux contrôlée. La Figure 6, illustre le robot équipé de cette dernière version de la tête d'extrusion.

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Fig. 4. Photos illustrant les 4 esquisses des variantes du système d'extrusion et leur apport en poids.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>**Fig. 5.** Les 4 variantes du système d'extrusion et leur apport en poids, illustrée en diagramme.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>**Fig. 6.** La variante 1 du système d'extrusion, plus lourde mais offrant une extrusion mieux contrôlée sur laquelle on aperçoit la camera endoscopique.</figcaption></figure>

## 3.4 Milieu et gel nutritif

Le substrat nutritif qui héberge les bactéries est composé d'un mélange solide de PDA (Pomme-de-terre, Dextrose, Agarose). Le jus de pomme de terre et la dextrose font office de nutriment pour le développement des bactéries. Une fois ces substances mélangées avec de l'eau et chauffées, l'agarose (agar-agar) sert de gélifiant. Une fois le substrat fabriqué, il propose les conditions optimales pour le développement en colonies des bactéries qui existent dans l'environnement, ce qui nous a permis d'obtenir de manière assez simple un milieu vivant et mouvementé pour l'étudier, le simuler et le stimuler. Le gel visqueux extrudé par le robot est lui aussi constitué de PDA, mais plus dense en dextrose et en pomme de terre, ce qui le rend plus nutritif que le substrat. Afin d'obtenir sa nature visqueuse, le gel est d'abord broyé puis mélangé à de l'eau pour contrôler sa densité.

Toutes les impressions ont été faites dans des substrats de PDA rigide de 28 cm x 28 cm. Les résultats présents sur la Figure 7 montrent la prolifération de bactéries sur 4 jours.
On peut remarquer que la colonisation se fait de manière plutôt homogène. Le résultat multicolore est généré à partir des différents types de bactéries présentes dans l'air ambiant. Une fois la totalité du substrat colonisé, les bactéries commencent à se mélanger et à se concurrencer.

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>**Fig. 7.** Prolifération des bactéries dans leur substrat de PDA de 28 cm x 28 cm sur 4 jours.</figcaption></figure>

Il faut noter que les conditions météorologiques vont avoir un impact sur la vitesse à laquelle les bactéries prolifèrent ainsi que sur la variété d'espèces présentes. La Figure 8 compare un substrat de 4 jours colonisé au mois de février (a) et le même substrat colonisé au mois de juillet (b). La chaleur de juillet a accéléré la prolifération, ce qui a donné un substrat beaucoup plus garni et avec une plus grande variété d'espèces, ce qui résulte à une plus grande gamme de couleurs. Le fait de couvrir le substrat en cours de colonisation avec un couvercle en plexiglas entre les phases d'extrusion, a fait que la prolifération a été plus rapide. Ceci est dû au fait qu'en le recouvrant, le substrat conserve son humidité. La Figure 9 compare le même substrat couvert (a) et découvert (b). On remarquera aussi que le fait de le découvrir accélère le temps de déshydratation de la PDA ce qui résulte à un rétrécissement du substrat et des extrusions. La hauteur du substrat va également avoir un impact sur le temps de séchage. Pour un substrat de 28 cm x 28 cm, 2 cm de hauteur suffisent pour que le substrat puisse survivre pendant 5 à 6 jours en étant découvert.

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>**Fig. 8.** Deux substrats de la même composition photographiés en février et en juillet.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>**Fig. 9.** Comparaison de deux substrats de la même composition ayant proliféré en étant couvert avec un couvercle hermétique et découvert sans couvercle.</figcaption></figure>
## 3.5 Captation et rétroaction

La captation de données pour obtenir la rétroaction dans le système, se fait de plusieurs manières afin d'établir des modes de communication entre tous les éléments du système. On a d'abord la captation de données pour le contrôle de l'extrusion comme expliqué dans la section 3.2. Ensuite une captation du processus se fait avec des caméras vidéo qui vont filmer le système global en rétroaction continue et le processus d'extrusion à petite échelle via la caméra endoscopique sur la tête d'extrusion. La dernière méthode de captation, la cartographie de l'évolution des bactéries, joue un rôle central dans le fonctionnement du processus. C'est à partir de celle-ci que les prochaines routes d'extrusion vont être définies. Le schéma de cartographie illustré par la Figure 10, est le suivant : à plusieurs intervalles, le substrat est photographié depuis le dessus. Ces images, sont ensuite étudiées par un algorithme qui va traduire les prises en images gradientes afin d'identifier la couleur qui occupe le plus d'espace dans le substrat (cela peut être des parties non-colonisées en début d'expérimentation ou des parties colonisées par la même espèce de bactéries en milieu/fin d'expérimentation). À partir de ses gradients, sont définis des points disponibles à l'extrusion qui forment ensuite des zones à partir desquelles une à deux sont choisies pour l'extrusion. La Figure 10, illustre des graphiques extraits du processus de cartographie sur 3 jours.

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>**Fig. 10.** Documentation de la cartographie du même substrat sur 3 jours. Sur la première colonne (a) figurent les photographies initiales qui ont servi pour l'analyse par algorithme. La deuxième colonne (b) illustre la transformation des images en cartes gradientes. La troisième colonne (c) illustre les points géographiques disponibles à l'extrusion suivant la couleur gradiente. La quatrième colonne (d) illustre les regroupements de points formant des zones disponibles à l'extrusion. La cinquième colonne (e) illustre le choix final d'une à deux zones choisies pour l'extrusion.</figcaption></figure>

Par ailleurs, la totalité des données (routes robotiques, cartographies, images, paramètres et données du microcontrôleur etc.) sont constamment récoltées et enregistrées dans un ordinateur qui peut lui aussi intervenir et ajuster le fonctionnement des différents éléments au besoin.

Enfin la dernière étape de documentation se fait de manière tridimensionnelle avec des scans 3D qui sont réalisés après chaque phase de dépôt afin de capter l'évolution du
substrat (bactéries et artifices bio-imprimés) dans l'objectif de réutiliser les modèles pour s'en inspirer pour la réplicabilité du processus à échelle urbaine<fnref n="2" />. La Figure 11, illustre un modèle 3D du substrat scanné avec un scanner manuel (Shining 3D® Einscan-Pro 2X 2020)

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>**Fig. 11.** Le substrat scanné en version texturée et filaire. La zone en couleur sur la version filaire (b) illustre la partie qui a été imprimée par le robot suivant la cartographie réalisée par algorithme.</figcaption></figure>

## 3.6 Déclinaisons du dispositif

Le dispositif décrit dans les parties précédentes est construit pour reproduire, simuler et documenter un processus génératif. En revanche, les outils fabriqués et mis au point pour celui-ci pourraient être déclinés et réutilisés pour d'autres usages. Les impressions 3D de bio-gels vivants sont un axe de plus en plus développé dans le monde de l'architecture et de l'ingénierie des matériaux comme on a pu le voir dans la partie 2, dédiée à l'état de l'art. Notre système d'extrusion robotique, même s'il est utilisé à des fins différentes que ses démarches, il a techniquement la possibilité d'être décliné et réexploité pour servir à des logiques de bio-impression similaires.

# 4 Discussion

## 4.1 Communication et rétroaction

La source première pour le fonctionnement de notre dispositif est la communication et le transit d'informations entre ses composantes. Notre vision de l'information est inspirée de celle du philosophe Gilbert Simondon qui considère que les milieux existent grâce à des systèmes mi-ouverts, qui établissent des moyens de communication de différents niveaux de complexité entre eux [6]. Simondon a également théorisé le concept d'amplification [6], qui étudie, à la manière d'une triode, l'impact de l'information sur un système. Dans notre dispositif nous reprenons le même fonctionnement. Avec l'information et son besoin minime en énergie, nous arrivons à influencer des plus grandes sources d'énergie comme par exemple dans le fait d'organiser un système entier. Concernant le mode de communication présent dans notre système, il est lui aussi théorisé par Simondon, il s'agit de la rétroaction [6], un aller-retour d'information constant entre les éléments du système, ce qui leur permet de s'adapter à l'autre avec des modifications appliquées sur soi-même.

<footnote n="2">² Pour plus d'informations sur la réplicabilité du processus dans l'univers bâti et habitable se référer à la section 4.2</footnote>
## 4.2 Protocole génératif d'aide à la conception

Selon Viveka T. Hocking, le monde est un système d'interconnections et d'interactions. Cela nous amène à transiter de la machine moderniste à la métaphore écologique postmoderne qui consiste à étudier l'impact de nos actions sur le monde qui nous entoure [7]. Cette vision écologiste couplée à notre vision de la communication entre les acteurs des écosystèmes (les humains et la technologie comprise) aboutit à notre dispositif qui est en réalité un prototype d'un système génératif d'aide à la conception. L'idée est de reprendre le même fonctionnement d'auto-organisation [8, 9], préexistant dans les dynamiques du monde biotique et de les appliquer à l'architecture et à la manière dont celle-ci s'introduit dans le monde. Notre souhait est d'imaginer que le processus de communication et de rétroaction mis en place entre le milieu vivant et les éléments numériques et artificiels dans notre dispositif, soit transféré dans les processus parfois dépassés que nous retrouvons dans le domaine de l'architecture et de l'urbanisme. Notre objectif pour la suite est de s'inspirer des cartographies de la Figure 10 et des différents modèles 3D que nous avons extraits tout au long du processus, présents sur la Figure 11, pour imaginer des modes d'organisation pour l'échelle urbaine. En remplaçant les bactéries par des vrais espaces habitables, nous souhaitons réappliquer le protocole et ses algorithmes à cette échelle plus massive et complexe, afin d'inventer des modes d'organisation ou les composantes sont communicantes et interconnectées, dans le but d'en extraire à nouveau des cartes et des modèles 3D appliqués à des espaces existants. Nous considérons que requestionner nos pratiques de conception et d'habitation du monde, et les remplacer par des processus non-déterminés peut proposer une posture durable et respectueuse de l'environnement.

## 5 Conclusion

En conclusion, l'objectif premier de nos expérimentations et leur propos associé est d'interroger une posture architecturale et proposer un mode de pensée alternatif à celle-ci. Le milieu du BTP représente en France 25% des émissions carbone dans l'atmosphère, mais de notre point de vue, le problème n'est pas qu'un problème énergétique ou d'émissions mais plutôt un problème de positionnement face au monde. Nous avons tendance, en tant que civilisations, à dominer et à exploiter de manière vorace les ressources naturelles comme si elles nous appartenaient et elles étaient illimitées. Or nous sommes en train de constater l'impact dévastateur de cette posture. L'attitude généralisée dans l'esprit d'une grande majorité des architectes est elle aussi représentative de ce mode de pensée. Un architecte conçoit, décide et dessine de manière linéaire et finie. Or le geste fort de l'architecte sacrifie souvent le respect de l'environnement pour le confort humain ou la plus-value économique du projet. Nous proposons et étudions donc à travers notre démarche, un mode de fonctionnement ou l'architecte ne dessine plus de manière rigide et finie mais invente des processus adaptatifs, situés, bio-inspirés, qui suivent les cycles et les évolutions de leurs milieux afin d'inventer une pratique plus respectueuse envers l'environnement.

Nous souhaitons remercier le laboratoire MAP-ARIA pour avoir suivi, soutenu et fourni le cadre et le matériel nécessaires à la réalisation de ces expérimentations. Les expérimentations menées, ont été réalisées avec peu de moyens techniques et du matériel majoritairement fabriqué par nous-mêmes. Afin d'éviter tout type de conflit d'intérêt, nous souhaitons notifier que certaines parties textuelles et la majorité des illustrations de cet article apparaissent également dans un autre article sur le même projet de recherche, actuellement en cours d'évaluation pour le Design Modeling Symposium 2022 à Berlin, en Allemagne.
Références

1. J. Duro-Royo, J. Van Zak, Y.J. Tai, A.S. Ling, N. Oxman, *Parametric chemistry reverse engineering biomaterial composites for additive manufacturing of bio-cement structures across scales*. CRC Press, Conf. on Sust. Smart Manuf, **1(1)**, 217–224 (2017)

2. M.-A. Brayer, O. Zeitoun, S. Lasvignes, B. Blistène, F. Madlener, *La fabrique du vivant, édition illustrée* (HYX, Orléans, 2019).

3. S. Malik, J. Hagopian, S. Mohite, C. Lintong, L. Stoffels, S. Giannakopoulos, R. Beckett, C. Leung, J. Ruiz, M. Cruz, B. Parker, *Robotic Extrusion of Algae-Laden Hydrogels for Large-Scale Applications*, Glob. Chal., **4(1)**, 1900064 (2020)

4. E. Elsacker, A. Søndergaard, A. Van Wylick, E. Peeters, L. De Laet, *Growing living and multifunctional mycelium composites for large-scale formwork applications using robotic abrasive wire-cutting*. Constr. and Build. Mater. **283**, 122732 (2021)

5. Y. Tai, C. Bader, A. Ling, J. Disset, B. Darweesh, J. Duro-Royo, J. Van Zak, N. Hogan, N. Oxman, *Designing (for) Decay: Parametric Material Distribution for Hierarchical Dissociation of Water-based Biopolymer Composites*, IASS 2018 Bost. Symp.: Adv. Manuf. and mat., 1-8. (2018)

6. G. Simondon, D. Goossens, Astier, A., *Communication et information*. (Paris, PUF, 2014)

7. V.T. Hocking, *An Ecology for Design: From the Natural, Through the Artificial, To the Un-Natural*. Des. Princ. and Pract.: An Int. J., **3(1)**, 41-54 (2009)

8. A. Andrasek, *Biothing* (HYX, Orléans, 2009)

9. PCA STREAM, *Complexité et adaptation dans les écosystèmes entretien avec Alisa Andrasek*. Str. 03: Hab. l'Anthr., **3**,175-190 (2014)