Des drones capables de voler à grande vitesse dans un environnement inconnu grâce à un nouvel algorithme d’IA !

Temps de lecture : 5 min

Nouvelles étapes dans le développement des drones 100% autonomes !

Des chercheurs de l’Université de Zurich ont développé un nouvel algorithme permettant aux drones de voler à grande vitesse de manière autonome dans des environnements complexes et inconnus.

Si certains drones sont déjà capables de voler rapidement dans des environnements connus, notamment grâce à la cartographie, ils ont besoin de pilotes humains expérimentés pour évoluer dans des endroits inconnus.
Ce nouvel algorithme, dopé à l’Intelligence Artificielle (IA), permet ici aux drones de réaliser cette prouesse uniquement grâce aux capteurs et aux calculs embarqués.

On fait le point pour vous dans notre article de la semaine.

Les limites des drones autonomes actuels 

Si l’histoire du premier aéronef sans pilote (UAV : Unmanned Aerial Vehicle) remonte à déjà presque un siècle, le drone, comme de nombreuses innovations, est à l’origine militaire. En effet, c’est le français Max Boucher qui a le premier réussi le décollage d’un avion de type Voisin 150 HP sans pilote depuis la base militaire d’Avord dès le 2 juillet 1917.
Depuis, les drones militaires n’ont cessé de se perfectionner et l’arrivée sur le marché des drones civils il y a une quinzaine d’années, notamment grâce à DJI et à GoPro, a fortement boostée le secteur.

Aujourd’hui, les drones sont quasiment imbattables lorsqu’il s’agit d’explorer des environnements complexes, connus ou inconnus. Grâce à leur petite taille et leur agilité, ils sont capables de couvrir rapidement de grandes distances et même de transporter des charges utiles.

Pour évoluer dans des environnements inconnus, les systèmes existants de drones, pourtant déjà bien avancés, nécessitent : 

• d’avoir recours à des pilotes humains expérimentés qui prennent la main sur le drone à distance,
• ou que les capteurs embarqués collectent les données de l’environnement pour créer une carte afin que le système planifie ensuite les trajectoires. 

Dans ce dernier cas, le temps d’exécution rend impossible le vol totalement autonome à grande vitesse. 

“Pour maîtriser le vol agile autonome, il faut comprendre l’environnement en une fraction de seconde. Ce qui permet de faire voler le drone sur des trajectoires sans collision”, explique Davide Scaramuzza, à la tête du groupe “Robotique et Perception” de l’Université de Zurich.

Un nouvel algorithme pour des drones autonomes plus performants !

Pour pallier ce problème et rendre les drones autonomes plus rapides et plus performants, des chercheurs de l’Université de Zurich (Suisse) ont développé un nouvel algorithme dopé à l’Intelligence Artificielle (IA).

Concrètement, celui-ci permet aux drones de voler à grande vitesse dans des environnements inconnus en utilisant uniquement des capteurs et des calculs embarqués.

Pour parvenir à ce résultat, Davide Scaramuzza et son équipe ont entraîné leur IA à voler dans le monde réel à partir d’un expert simulé.
Pour faire simple, l’algorithme a piloté un drone simulé par ordinateur au sein d’un environnement virtuel rempli d’obstacles complexes.

L’algorithme disposait alors en permanence de l’ensemble des informations sur l’état du drone et sur les relevés de ses capteurs lui permettant, grâce à une puissance de calcul suffisante, de trouver la meilleure trajectoire à suivre.

Après avoir été suffisamment expérimenté pendant les simulations d’entraînement, le système a été testé dans le monde réel.
Dans des environnements tels que des forêts, des bâtiments ou des ruines, le drone a pu conserver une vitesse allant jusqu’à 40 km/h sans s’écraser contre des obstacles, uniquement grâce aux données des capteurs et aux calculs embarqués.

Alors que des pilotes humains mettent plusieurs années à se former, l’IA a pu atteindre de grandes capacités de navigation très rapidement, quasiment du jour au lendemain selon les chercheurs.

Un algorithme qui ne se limite pas aux drones ! 

Selon les chercheurs de l’étude, les applications de cette IA pourraient ne pas se limiter au marché des drones et constitueraient également être un grand pas en avant pour les véhicules autonomes.
Selon eux, cette nouvelle approche dans la manière d’entraîner les IA pourrait profiter à de nombreux secteurs, notamment dans les domaines où la collecte de données est difficile ou impossible, comme dans le secteur spatial par exemple.

Pour Davide Scaramuzza et son équipe, les prochaines étapes consisteront à : 

• accroître les performances du drone et de son IA en multipliant les simulations virtuelles et réelles,
• mettre au point des caméras et des capteurs plus performants, capables de fournir encore plus d’informations avec une latence beaucoup plus faible.

Ces améliorations permettraient aux drones d’assurer de nombreuses missions en toute sécurité dans de nombreux secteurs, dans des environnements totalement inconnus avec des vitesses supérieures à 40 km/h.

L’algorithme déjà plus performant que les pilotes humains

Si l’IA développée par les chercheurs de l’Université de Zurich vient de réussir ce nouveau tour de force, elle avait déjà franchi une première étape symbolique en juillet dernier.

Pour la première fois, un drone autonome a en effet battu deux pilotes humains dans une course de drones.

“Notre drone a battu le tour le plus rapide de deux pilotes humains de classe mondiale sur une piste de course expérimentale”, déclarait ainsi Davide Scaramuzza.
“La nouveauté de l’algorithme est qu’il est le premier à générer des trajectoires optimales dans le temps qui tiennent pleinement compte des limites des drones”, expliquait-il. 

Lors de cet affrontement, les pilotes humains, qui avaient pu s’entraîner au préalable sur le circuit, ont été battus à chaque tour par l’algorithme, dont tous les tours étaient plus rapides et avec des performances plus cohérentes.
En effet, même sur-entrainés, les humains sont difficilement capables de reproduire à l’identique les mêmes trajectoires lors des différents tours quand l’algorithme peut reproduire fidèlement la meilleure trajectoire de nombreuses fois.

Avec ce nouvel algorithme basé sur l’IA, les chercheurs de l’Université de Zurich semblent avoir trouvé le moyen de rendre les drones 100% autonomes.

Au-delà du marché des drones, cette manière de développer et d’entraîner les Intelligences Artificielles pourraient permettre de grandes avancées dans de nombreux secteurs. 

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Photo de couverture : image d’illustration.