Imaginez une étape du rallye Paris-Dakar qui serait effectuée sans conducteur. Il n'est plus déraisonnable de penser que, même dans ce domaine extrême, l'homme risque de « sortir de la boucle ».
C'est en tout cas ce que veut prouver l'agence de recherche militaire américaine Darpa. Cette semaine, après plusieurs séances de qualification, l'agence du Pentagone donnera le coup d'envoi de la première édition du Grand Challenge, un raid robotique de plus de 350 kilomètres à travers le désert séparant Los Angeles et Las Vegas.
La stratégie « sans pilote » des ingénieurs militaires vise donc désormais le plancher des vaches. Cette dimension est pourtant le seul terrain de jeu des soldats où la robotique n'ait pas débouché sur des applications opérationnelles alors que plusieurs générations d'avions sans pilote ou de submersibles autonomes sillonnent déjà les champs de bataille.
La Complexité du Milieu Terrestre et l'Intelligence Artificielle
La complexité du milieu terrestre implique en fait un développement sans précédent de l'intelligence artificielle. Fidèle à un processus de compétition qui a fait ses preuves, la Darpa a sélectionné une vingtaine d'équipes qui ont eu un an pour préparer un véhicule autonome capable de réaliser sans intervention humaine l'épreuve du 13 mars prochain.
Les chercheurs, ingénieurs, universitaires et autres industriels associés ont vécu des mois de cauchemar technologique : « Jamais un tel défi n'a été posé aux roboticiens. Cela représente une moyenne de plus de 30 kilomètres/heure sur dix heures », assure l'un d'eux.
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Leur création devra couvrir en moins de dix heures un parcours inconnu à l'avance et que la Darpa a promis d'agrémenter de pistes sablonneuses, de défilés rocheux étroits, de chicanes ou divers obstacles délicats pour les « neurones électroniques » comme les fins poteaux électriques.
L'agence n'est pas dupe : elle annonce clairement que le concours sera renouvelé tous les ans aussi longtemps qu'il faudra pour qu'une équipe remporte le prix, récompensé par 1 million de dollars. D'ailleurs, personne ne s'attend vraiment à gagner dès la première édition.
Recréer le Cerveau du Pilote et ses Cinq Sens
Pourtant, les différents compétiteurs ont sorti la grosse artillerie technologique pour recréer le cerveau du pilote et ses cinq sens : radar, laser, gyroscope, commandes électriques, vidéo et processeurs surpuissants.
Malgré des budgets serrés, les équipes les plus débrouillardes ont su embarquer de généreux donateurs industriels ou se faire prêter la fine fleur des systèmes électroniques. L'équipe de l'université Carnegie Mellon, qui semble la mieux armée pour affronter le désert, a conjugué le tout grâce à des partenariats avec Boeing, Intel ou SAIC.
Elle a porté son dévolu sur l'énorme HMMWV, un 4 × 4 blindé conçu pour l'US Army, qui a été décapité de son habitacle et bardé d'électronique alimentée par un générateur de 5 mégawatts. A sa place, le centre nerveux de l'appareil comprend un serveur informatique de quatre processeurs Intel Itanium 2 travaillant sur 64 bits pour engloutir le gigantesque flot de données des capteurs.
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Intel a également renforcé cette épine dorsale avec des calculateurs ultrarapides Xeon cadencés à 3 gigahertz. Une part de cette puissance digne des systèmes professionnels se chargera du pilotage de la mécanique, qu'il s'agisse du gros moteur Diesel V8 de 6,2 litres de la direction ou des boîtes de vitesses.
Cette technologie « drive by wire » n'est toutefois pas la plus gourmande en calcul, elle reprend le principe désormais classique des commandes de vol électriques aéronautiques.
Le Système de Navigation et l'Évitement des Obstacles
C'est surtout le système de navigation qui fera chauffer les processeurs. D'abord, une série de capteurs de positionnement bien connus des marins et aviateurs : récepteurs GPS et gyrolasers ont leur propre centre de calcul fourni par Applanix.
Ensuite, ce sont les logiciels qui détermineront la stratégie pour optimiser la course de Los Angeles jusqu'au royaume des machines à sous. Le Carnegie Mellon a pour cela numérisé en très haute définition la région dans 2 térabits de mémoire.
Cette carte servira à définir l'itinéraire quelques minutes avant le départ en fonction des coordonnées GPS des points de passage obligatoires que la Darpa donnera deux heures avant le feu vert.
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Mais le véritable enjeu des recherches suscitées par le Pentagone réside dans la boucle inférieure des automatismes, celle qui gère l'évitement et le franchissement des obstacles. Le responsable de l'équipe, William Whittaker, explique que chaque capteur a son propre périmètre de couverture.
Jusqu'à 350 mètres, un balayage laser (lidar) trace le profil du terrain 50 fois par seconde pour générer une image trois dimensions, aidé par une caméra vidéo stéréoscopique. L'analyse des contrastes permet également de visualiser le cheminement des routes et des pistes.
D'autres lidars à 30 mètres de portée renseignent le véhicule sur les obstacles latéraux et arrière. Les ingénieurs ont même prévu le cas du mauvais temps ou des conditions poussiéreuses puisqu'un radar frontal peut partiellement suppléer les autres capteurs optiques en cas d'aveuglement.
Derrière ces instruments, des algorithmes complexes synthétisent les informations et décident des trajectoires à adopter.
Les Erreurs de Parcours et les Défis Technologiques
Jusqu'alors, le robot affiche au compteur plus de 1.000 kilomètres de façon autonome mais connaît toujours des erreurs de parcours, contre des clôtures par exemple. Les problèmes les plus anodins en apparence posent problème, comme la suspension des systèmes électroniques, dont la sensibilité aux chocs est incompatible avec le rallye.
Le Carnegie Mellon devra affronter des concurrents aux choix souvent proches. La plupart ont opté pour des véhicules tout-terrain classiques ou des buggies de compétition. L'équipe du California Institute of Technology s'est par exemple associée au prestigieux « Jet Propulsion Lab » de la Nasa, qui lui fait profiter de ses algorithmes pilotant les rovers martiens qu'il a conçus.
Roborace : L'Avenir du Design Automobile
Pour réaliser le véhicule, les organisateurs ont choisi de faire appel à Daniel Simon, designer allemand qui avait notamment conçu les voitures futuristes de la saga de films Tron. La voiture présentée pour la série Roborace arbore ainsi un look tout aussi futuriste, l’absence de pilote donnant une grande liberté dans le design et offrant un résultat bien différent de ce que nous sommes habitués à voir en Formule 1.
« Nous vivons dans une période où les mondes séparés de l’automobile et de l’intelligence artificielle se rencontrent sans pouvoir s’arrêter. Mon objectif était de créer un véhicule qui peut tirer tout l’avantage de l’opportunité inhabituelle de ne pas avoir de pilote, sans compromettre son esthétique.
Si les voitures seront technologiquement strictement identiques pour la première saison, les écuries pourront modifier librement toute la partie logicielle liée à l’évaluation de l’environnement et à la définition des algorithmes nécessaires à la course. « Le jeu vidéo, le sport automobile, la technologie et le spectacle sont réunis.
Lexique des Termes Techniques
Afin de mieux comprendre les enjeux et les défis des courses automobiles, voici un lexique de termes techniques couramment utilisés dans ce domaine :
| Terme | Définition |
|---|---|
| Aérodynamisme | Les lois de l’aérodynamisme qui dictent le comportement des véhicules. |
| Arceau | Dispositif constitué de tubes, disposés dans l’habitacle du véhicule, et destiné à protéger le/les pilote(s) en cas de choc violent, tel qu’un tonneau par exemple. |
| Downforce | Dispositif aérodynamique visant à plaquer la voiture au sol, placé généralement à l’arrière des véhicules. |
| Lidar | Balayage laser qui trace le profil du terrain pour générer une image en trois dimensions. |
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