Des chercheurs ont utilisé l’IA pour faire voler des drones de manière autonome dans la forêt, les appareils peuvent éviter les obstacles à une vitesse de 40 km/heure

Des chercheurs de l’Université de Zurich ont utilisé la puissance de l’intelligence artificielle (IA) pour développer un nouveau système de navigation pour les drones autonomes. Grâce à l’apprentissage profond, les appareils peuvent éviter les obstacles dans des environnements complexes à une vitesse pouvant atteindre 40 km/heure. « Alors que les humains ont besoin de plusieurs années pour s’entraîner, l’IA, grâce à des simulateurs très performants, peut atteindre des capacités de navigation comparables beaucoup plus rapidement, pratiquement du jour au lendemain », explique Antonio Loquercio, doctorant à l’Université de Zurich.

Avec la crise sanitaire, les drones apparaissent comme une véritable opportunité : ils répondent à un besoin lié aux contraintes des barrières sanitaires et permettent de les respecter. La livraison, entre autres, a vu les drones se multiplier pour simplifier la vie des consommateurs. Développé initialement pour des usages militaires, le drone a aujourd’hui conquis le monde civil. Ces appareils volants télécommandés ou autonomes qui peuvent embarquer des capteurs et caméras haute définition ont des utilisations diverses : du domaine de l’agriculture à celui de la sécurité publique. Le marché du drone civil connait une croissance exponentielle. Sur la période 2012-2017, les constructeurs et exploitants français ont connu une croissance de 900 % selon une étude de l’Erdyn.

Des drones de plus en plus autonomes

Cette nouvelle approche pourrait être utile en cas d’urgence, sur les chantiers de construction ou pour des applications de sécurité. L’algorithme d’IA apprend à voler dans le monde réel à partir d’un expert simulé. Dans une nouvelle étude, Davide Scaramuzza, qui dirige le groupe Robotique et perception de l’Université de Zurich et son équipe ont entraîné un drone autonome à voler dans des environnements jusqu’alors invisibles, tels que des forêts, des bâtiments, des ruines et des trains, en conservant une vitesse pouvant atteindre 40 km/h et sans s’écraser contre des arbres, des murs ou d’autres obstacles. Tout cela a été réalisé en se basant uniquement sur les caméras embarquées et les calculs du drone.

« Pour maîtriser le vol agile autonome, il faut comprendre l’environnement en une fraction de seconde pour faire voler le drone sur des trajectoires sans collision, explique Davide Scaramuzza. C’est très difficile, tant pour les humains que pour les machines. Les pilotes humains experts peuvent atteindre ce niveau après des années de persévérance et d’entraînement. Mais les machines ont encore du mal. »

Lorsqu’il s’agit d’explorer des environnements complexes et inconnus tels que des forêts, des bâtiments ou des grottes, les drones sont difficiles à battre. Ils sont rapides, agiles et petits, et ils peuvent transporter des capteurs et des charges utiles pratiquement partout. Cependant, les drones autonomes peuvent difficilement trouver leur chemin dans un environnement inconnu sans carte. Pour l’instant, des pilotes humains experts sont nécessaires pour libérer tout le potentiel des drones.

Le réseau neuronal du drone a appris à voler en observant une sorte « d’expert simulé », un algorithme qui pilotait un drone généré par ordinateur dans un environnement simulé rempli d’obstacles complexes. À tout moment, l’algorithme disposait d’informations complètes sur l’état du drone et les relevés de ses capteurs, et pouvait compter sur suffisamment de temps et de puissance de calcul pour toujours trouver la meilleure trajectoire.

Des drones pour le marché professionnel

Drone Africa Service conçoit des drones civils made in Niger, capables d’intervenir en milieu sahélien dans des conditions météo parfois rudes. La start-up propose ainsi ses services dans toute l’Afrique de l’Ouest. Ses domaines d’intervention sont la cartographie, l’agriculture (relevés aériens), les secteurs de l’industrie (inspection d’ouvrages), la communication (prises de vues artistiques, culturelles ou patrimoniales), la sécurité (survols d’axes routiers, surveillance en milieu urbain…) ainsi que la prévention et la gestion des risques et catastrophes, notamment pour l’ONU.

À seulement 25 ans, l’entrepreneur camerounais William Elong, qui a été le plus jeune diplômé en stratégie et intelligence économique de l’École de guerre économique de Paris à 20 ans, fonde la start-up Will&Brothers, spécialisée dans le conseil en intelligence économique et innovation technologique. Au siège de sa compagnie, se trouve un atelier de fabrication de drones au Cameroun. Une dizaine de jeunes techniciens y conçoivent et assemblent toutes les machines de la société. Avec la dernière innovation de sa société, l’intelligence artificielle, ses drones sont capables de reconnaître les objets et les personnes. Cette technologie pourrait par exemple être utile dans la recherche de victimes en cas de catastrophe naturelle, précise l’entrepreneur.

La France, l’un des leaders mondiaux de l’industrie du drone, dans la perspective d’un développement important de ce secteur lance une politique d’émulation de l’industrie. La région de l’Aquitaine en fait un bel exemple depuis 2010 avec le projet cluster AETOS en partenariat avec la société Thalès. Ce projet a réussi à mettre ensemble les grands groupes de l’aéronautique (EADS, Thalès, Dassault, Safran), les PME, les laboratoires et les universités. La mission principale est de financer des projets collaboratifs de Recherche et Développement dans le secteur des drones pour centraliser la demande et apporter des solutions innovantes. Les perspectives de ce marché sont aussi importantes que variées. Une étude prévoit que le marché américain seul représente 80 milliards de dollars et pourra créer plus de 100 000 emplois d’ici 2025.

Données des drones commerciaux

Après avoir été formé en simulation, le système de l’Université de Zurich a été testé dans le monde réel, où il a pu voler dans divers environnements sans collision à des vitesses allant jusqu’à 40 km/h. « Il est intéressant de noter que ces simulateurs ne doivent pas nécessairement être une réplique exacte du monde réel. Si l’on utilise la bonne approche, même des simulateurs simplistes sont suffisants », déclare Elia Kaufmann, doctorant et co-auteur.

Les applications ne se limitent pas aux drones. Les chercheurs expliquent que la même approche pourrait être utile pour améliorer les performances des voitures autonomes, ou pourrait même ouvrir la porte à une nouvelle façon de former des systèmes d’IA pour des opérations dans des domaines où la collecte de données est difficile ou impossible, par exemple sur d’autres planètes. Selon les chercheurs, les prochaines étapes consisteront à faire en sorte que le drone s’améliore grâce à l’expérience, ainsi qu’à mettre au point des capteurs plus rapides, capables de fournir davantage d’informations sur l’environnement en un temps plus court, permettant ainsi aux drones de voler en toute sécurité, même à des vitesses supérieures à 40 km/h.

Source : Université de Zurich

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Tiri

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