Des navires sans marins ? Ou quand l’Intelligence artificielle s’invite à bord

Par Évrard-Ouicem Eljaouhari - Systèmes anticollision, soutien aux missions scientifiques, optimisation du routage… L’intelligence artificielle a pris la vague de la navigation maritime et une place de choix dans la vie des marins en mer. Des outils comme les drones, certes Encore peu démocratisés, rendent déjà des services. Certains voient déjà plus grand et imaginent un réseau de transport purement automatisé.

Imaginez un monde fait de navires sans équipage, où les collisions en mer ne seraient qu’un lointain souvenir et où le routage et la consommation énergétique seraient toujours optimaux ? Ce sont les promesses de l’intelligence artificielle (IA), qui prend la vague de la navigation maritime : du petit drone scientifique, aux systèmes anticollisions en passant par la course au large et le transport de fret, l’IA s’invite partout où elle peut.

L’idée de voitures autonomes sillonnant les routes du monde entier, pourtant loin d’être une réalité, a su s’ancrer comme une possibilité à plus ou moins long terme. En revanche, plus loin des radars médiatiques – l’Elon Musk des mers n’existant pas encore –, la révolution autonome gagne aussi la haute mer. Que ce soit par transfert technologique de la terre ferme au grand large, ou par un développement ciblé pour le milieu maritime, la navigation assistée par intelligence artificielle est en pleine croissance. Et elle touche aussi bien la plaisance que la course au large, le transport de personnes que celui de marchandises.

À ce jour, il existe quatre degrés d’autonomie, définis par le comité de la sécurité maritime de l’Organisation maritime internationale (OMI). Au premier degré, l’équipage à bord reste le même qu’habituellement et seules des tâches simples peuvent être automatisées. Au deuxième, en plus des tâches automatisées, le navire serait contrôlé depuis un poste terrestre. Au troisième, on se passe d’équipage : tout est laissé entre les mains de systèmes autonomes et vérifié depuis la terre ferme. Et, enfin, au quatrième et dernier degré, le bateau a une indépendance totale jusque dans les prises de décisions et les manœuvres.

Cette « émancipation », le navire la doit à une flopée d’équipements qui recueillent en permanence un nombre incalculable de données à traiter, comme des capteurs ou des caméras développées spécifiquement, et complétées par les relevés usuels des radars, AIS, GPS et autres systèmes d’aide à la navigation déjà existants. Intraitables par un cerveau humain, ces données seraient alors abandonnées à une autre forme d’intelligence : l’intelligence artificielle. Mais qu’est-ce que c’est exactement ?

Comment l’IA s’invite dans le routage maritime

Le terme d’intelligence artificielle a fait une entrée fracassante dans le langage courant ces dernières années, porté par les générateurs de textes et d’images qui floutent de plus en plus les frontières de la réalité. Le concept d’intelligence artificielle n’a pourtant rien de nouveau, puisque le premier article scientifique reconnu comme étant du domaine de l’IA date… de 1943 ! Car cette discipline de recherche est à la confluence de nombreuses autres comme les mathématiques, les statistiques, l’informatique… Et elle a pour vocation, d’après la définition du Conseil de l’Europe, de « faire imiter par une machine les capacités cognitives d’un être humain ».

L’une de ses branches, celle au cœur de la navigation autonome, est ce que l’on appelle l’apprentissage automatique (ou machine learning en anglais). Elle fait appel à des algorithmes (des suites d’instructions) qui permettent à un programme d’apprendre par lui-même afin d’améliorer ses performances. Un exemple : je souhaite développer un programme qui sait à coup sûr reconnaître un chat sur une image. Pour cela, je commence à l’entraîner à reconnaître un chat en lui faisant analyser un nombre astronomique d’images et en lui spécifiant lesquelles comportent des chats. Ainsi, le programme apprend à reconnaître des motifs propres au chat. Puis arrive un moment où il est possible de lui présenter des images sans spécifier si oui ou non elles incluent des chats pour qu’ils les reconnaissent quand même. Si toutefois il se trompe, il peut apprendre de cette erreur et continuer à s’améliorer.

Et pour comprendre concrètement comment l’IA s’invite dans la vie des marins, prenons des exemples, du moins autonome au plus autonome, en commençant par remplacer les chats par des routages météorologiques. C’est l’ambition de l’entreprise Marine Weather Intelligence, basée à Auray, en Bretagne, qui a été fondée par Christian Dumard, un ancien navigateur reconverti dans le routage.

Pour rappel, le routage consiste à délivrer la meilleure route à suivre pour un bateau qui souhaite relier deux points distants sur le globe : un navire partant de Shanghaï pour livrer des conteneurs à Montréal ou, au hasard, un coureur voulant arriver le plus vite possible à Pointe-à-Pitre après avoir quitté Saint-Malo. Le routage doit tenir compte de nombreux paramètres, tels que les conditions météorologiques, les courants océaniques ou les caractéristiques du bateau. Mais, dans le cas des prévisions météo par exemple, il faut faire des choix parmi de nombreuses données, les modèles ne pouvant toutes les traiter, ce qui induit une part d’imprécision. « On a du mal à prendre en compte toutes les données, les logiciels de routage conventionnels arrivent à leur limite », avoue Christian Dumard.

La profusion de modèles météorologiques impose de savoir lesquels utiliser lors d’un routage. En effet, un modèle météo qui serait par exemple bon pour prédire les orages à court terme le serait peut-être moins pour anticiper les cyclones. « Il faut donc en permanence jongler avec différents modèles tout en tenant compte du fait qu’ils évoluent en permanence… C’est un vrai casse-tête, rapporte Christian Dumard, et c’est pour ça qu’on a voulu utiliser l’intelligence artificielle. »

L’idée est donc d’entraîner l’IA à reconnaître les modèles les mieux adaptés pour un trajet donné en tenant compte des trajets passés. En comparant ce qui était conseillé pour d’anciens routages avec ce qui est réellement advenu, l’algorithme peut apprendre les modèles qui conviennent le mieux à un routage donné, pour ainsi toujours proposer le meilleur.

Les collisions, premières causes d’accidents en mer

Ces routages améliorés par l’IA seront par la suite automatisés : « Il ne suffit pas de faire un routage, il faut aussi l’interpréter, au même titre qu’un radiologue ne se contente pas de faire des radios, il les analyse après. Il y a par ailleurs des situations complexes qui ne sautent pas toujours aux yeux et que l’automatisation et l’IA permettront de mieux identifier », ajoute l’ancien navigateur. Les routages pourraient aussi être fournis selon des critères différents : la sécurité pour la plaisance, la performance pour la course ou l’alliance de la sécurité, du temps de trajet et de la consommation d’énergie, pour le fret. Tout en tenant compte de l’incertitude inhérente à la météorologie.

L’amélioration de la sécurité que pourraient apporter l’intelligence artificielle et l’automatisation ne concerne pas seulement le routage. De nouvelles technologies anticollisions, qui n’auraient jamais pu exister sans algorithmes d’apprentissage automatique, voient peu à peu le jour. Et le jeu semble en valoir la chandelle : d’après un rapport de 2022 émanant de l’agence européenne pour la sécurité en mer, entre 2014 et 2021, 563 personnes ont perdu la vie et 6 155 ont été blessées suite à des « événements en mer » – dont respectivement 89,3 pour cent et 84,6 pour cent étaient des membres d’équipage. Ces « événements » étant dans la majorité des cas des collisions, elles sont donc les premières causes d’accidents mortels et de dommages corporels en mer.

C’est face à ce constat que Raphaël Biancale, qui développe des systèmes de détection d’obstacles pour les voitures, décide de transposer son savoir de la terre à la mer, en lançant l’entreprise SEA.AI (anciennement Oscar) en Autriche. Après une rencontre avec Gaëtan Gouerou, ancien délégué général de la classe Imoca, une antenne française a ouvert à Port-la-Forêt, en Bretagne. L’objectif de SEA.AI est simple : améliorer la sécurité en mer en intégrant à un système de caméras couleur et nocturnes un algorithme d’intelligence artificielle capable de détecter, de suivre et d’analyser des objets flottants en temps réel. « C’est ce que l’on appelle la vision par ordinateur, une branche de l’IA qui analyse des images ou vidéos afin d’y déceler, de façon plus performante que l’œil humain, ce qu’il a été entraîné à reconnaître », explique Solenn Gouerou, directrice marketing et communication au sein de SEA.AI. C’est sur cette technologie que fonctionnent les voitures autonomes de Tesla par exemple : des capteurs optiques enregistrent l’environnement direct du véhicule et une IA analyse les pixels des images pour y détecter des panneaux de signalisation, des feux tricolores, des lignes blanches, etc., afin de réagir en conséquence. Au large, il n’existe pas de dispositifs pour fluidifier et assurer la sécurité du trafic, certes, mais en revanche on y trouve parfois des bouées vagabondes, des conteneurs flottants ou d’autres navires que les marins n’aiment pas rencontrer sur leur route.

Plonger un drone dans l’œil du cyclone

Pour y parvenir, comme pour tout modèle d’IA, une phase d’entraînement préalable a été nécessaire.
« Pendant presque trois ans, on a appris à notre IA à détecter et suivre un signal visuel et à distinguer, par exemple, entre un bateau à voile, un bateau à moteur, une baleine ou une fausse alerte », précise Solenn Gouerou. Pour ça, l’entreprise s’est trouvée des partenaires tout indiqués : des coureurs au large, qui ont embarqué avec eux le système d’acquisition d’images, afin de créer l’immense base de données dont se nourrit l’IA pour apprendre. Les images acquises ont par la suite été scrutées par des humains et tout objet y a été annoté. Ainsi, les milles parcourus ont permis d’emmagasiner un nombre incalculable d’objets sous tous les angles, toutes les luminosités, à toutes les distances et par tous les temps. « Pour les objets plus difficiles à rencontrer, on a créé des scénarios. Par exemple, à Brest, on a jeté des conteneurs à la mer, raconte Solenn Gouerou. On a fait de même pour des situations d’homme à la mer à l’aide de mannequins de secourisme. » Aujourd’hui, le système a fait ses preuves et permis d’éviter certaines collisions lors de la dernière Route du Rhum. Mais il a également su se faire une place sur des bateaux de plaisance, des navires de transfert d’équipages, des câbliers ou des vedettes de la SNSM ou de la police de Dubaï.

Le système anticollision de SEA.AI, comme tous ceux développés ailleurs et pareillement basés sur l’IA, se veut complémentaire de ce qui existe déjà, à commencer par l’AIS et le radar. Il fait donc office de système d’aide à la navigation, et non de substitution à la prise de décision. « Mais à un moment ou à un autre, ce capteur optique sera aussi une brique technologique nécessaire à la navigation autonome », anticipe Solenn Gouerou.

C’est d’ailleurs le degré d’autonomie suivant. Et le bateau sans équipage existe déjà. Du moins, en version miniature. Il est si petit d’ailleurs qu’on parle plutôt de drone que de navire. DataXplorer, par exemple, le drone de la compagnie canadienne OpenOceanRobotics, ne mesure que 2,50 mètres de long et 1 mètre de large. Saildrone, le concepteur de drones de surface le plus avancé à ce jour, développe bien un engin de 22 mètres de long, mais ce sont les versions 7 et 10 mètres qui sont les plus couramment utilisées. Avec de tels gabarits, pas question de transporter des marchandises et encore moins des humains. Même si des applications militaires sont bien sûr en développement, ces drones sont avant tout utilisés à des fins scientifiques. Bardés d’équipements adéquats, ce sont de véritables sondes environnementale et climatique, qui collectent de nombreuses données dans des endroits trop dangereux ou difficiles d’accès pour des navires à équipage. « Le cœur d’un cyclone en est un bon exemple », s’amuse Fritz Stahr, océanographe et directeur de la technologie chez OpenOceanRobotics. En effet, les processus d’échange d’énergie dans l’œil d’un cyclone ne sont pas totalement compris. Y plonger grâce à un drone permet de récolter de précieuses données pour protéger les populations. « Ces drones jouent et joueront le rôle de “démultiplicateur de force” en soutien de bateaux de recherche. »

Ces robots de surface sont alimentés en énergie renouvelable, éolienne et/ou solaire. « Mais l’IA qui permet au drone de se diriger seul a dû être repensée par rapport à ce qu’il se fait pour les voitures, signale l’océanographe. Car dans l’eau, on n’a pas de lignes blanches ! La prise de décision a dû également être revue pour tenir compte des spécificités de l’environnement maritime, comme l’activité du vent ou des vagues. » Pour se diriger, les drones utilisent la géolocalisation et s’aident aussi de la vision par ordinateur, de la position d’îles au loin, du fond marin qu’ils scannent quand c’est possible, et s’il n’y a pas d’île. « On donne au drone une série de points à suivre et il se dirige complètement par lui-même », assure Fritz Stahr. Les engins de Saildrone ont, par exemple, réussi la première circumnavigation de l’Antarctique complètement autonome.

Le drone n’est pas considéré comme un navire

Si des drones sillonnent les mers du globe de façon totalement autonome, le temps des navires de transport sans équipage n’est-il pas lui aussi sur le point d’advenir ? Nombre d’industriels en rêvent, le Britannique Rolls-Royce en tête. Pour ces entrepreneurs, l’automatisation complète est un tournant logique à prendre, tant le monde semble suivre cette direction et les avantages qu’elle offre. Pour le milieu maritime, en plus de la sécurité de l’équipage qui ne risque rien s’il n’est plus à bord, évoquons pêle-mêle la réduction d’erreurs humaines, l’augmentation de la charge à transporter grâce à la place gagnée en retirant le matériel et les cabines nécessaires à l’équipage, la diminution de la consommation de carburant en s’adaptant mieux que ne le ferait des marins aux conditions météo et la réduction des coûts. Tous ces gains pouvant être associés en partie à l’absence de membres à bord. Sauf que… « Chaque capitaine est chargé de la sécurité des personnes et de celle avec les autres navires. Comment faire s’il n’y a personne à bord pour lancer la bouée de sauvetage ? », questionne Fritz Stahr. Dans le cas d’un drone, la question ne se pose pas : puisqu’il est petit et qu’il n’a pas vocation à transporter quoi que ce soit, il n’est pas considéré comme un navire et il n’a pas de statut. Il existerait ainsi sur l’eau deux types d’objets qui se déplaceraient avec des statuts différents.

Le droit maritime, élaboré principalement au XXe siècle, n’a pas été pensé pour des navires autonomes. La convention ColReg, par exemple, le « code de la route maritime », stipule qu’il doit toujours y avoir une vigie à bord. Les instances nationales et internationales tentent alors de s’adapter. En France, par exemple, une ordonnance prise en octobre 2021 tente de légiférer. « Mais elle est très décevante, car si elle prévoit des choses pour les drones [comme l’obligation d’être en permanence identifiable au loin, NDLR], elle est assez embryonnaire pour les navires autonomes », déclare Gaël Piette, professeur spécialisé en droit maritime à l’université de Bordeaux. Et au niveau international, l’avancée se fait encore plus lentement. Deux organismes y travaillent : l’OMI, qui relève de l’ONU, et le Comité maritime international, une association non gouvernementale d’experts. Après avoir planché sur la centaine de conventions maritimes existantes pour étudier leur compatibilité avec l’automatisation, ils réfléchissent maintenant à l’élaboration d’une véritable convention internationale. « Pour le moment, ils ne s’attaquent qu’au transport de marchandises, le transport de passagers étant plus compliqué, car il peut y avoir des sinistres plus importants », pose le juriste.

La feuille de route de l’OMI prévoit l’élaboration d’un code non-obligatoire d’ici 2025, qui servira de laboratoire pour la rédaction d’une convention obligatoire pour les États qui l’auront signé et ratifié. Cette dernière devrait être adoptée en 2026 pour entrer en vigueur en 2028. « Ça n’engage que moi, mais je trouve ça très optimiste, admet Gaël Piette. En maritime, les conventions internationales mettent beaucoup de temps à entrer en vigueur. La convention de Rotterdam sur le transport de marchandises, par exemple, date de 2009 et n’est toujours pas en vigueur. » Et, là, les questions soulevées par une éventuelle convention sur la navigation autonome touchent à des questions fondamentales, la plus prégnante étant celle de la responsabilité. « On a tendance à dire qu’elle incomberait à l’armateur, mais lui aussi doit avoir le droit de se retourner contre celui qu’il considère comme le vrai responsable. Mais qui alors ? Le concepteur du système, celui qui l’a installé, celui qui l’a mis à jour, celui qui l’a utilisé ? » interroge Gaël Piette.

Qui acceptera d’endosser la responsabilité ?

Trouver une réponse n’est déjà pas simple, mais il faudra ensuite la faire accepter… car chaque pays aura quelque chose à perdre selon sa spécificité : la Grèce et le Danemark, par exemple, des pays d’armateurs, les États-Unis, des expéditeurs, le Japon, des concepteurs de systèmes informatiques et embarqués… Qui acceptera d’endosser la responsabilité ?

La question de l’automatisation de la navigation oublie souvent d’interroger les premiers concernés : les gens de mer, qui font preuve d’un certain scepticisme. « Pour les marins, c’est tragique, toutes les compétences qui seront perdues, prévient Laure Tallonneau, inspectrice de la Fédération internationale des ouvriers du transport (ITF). Et c’est sans mentionner le problème évident de la responsabilité et de la maintenance : il y a toujours quelque chose à faire sur un navire, on ne peut pas attendre qu’il soit à quai. » Même son de cloche du côté des syndicats, et notamment de la CGT des marins du Grand Ouest : « La technologie dans la marine remet en cause la sécurité, estime Jean-Paul Hellequin, le porte-parole et président de l’association Mor-Glaz. Et si demain des pirates prennent la main sur les systèmes informatiques et déroutent le navire ? Les flux mondiaux du transport maritime sont énormes – au moins 16 milliards de tonnes transportés en 2022 –, et ça pourrait devenir très dangereux. » Les grands armateurs pourraient aussi y voir un prétexte : « On ne trouve plus de marins, donc il faut les remplacer, mais on les remplace par quelque chose qu’on ne paie pas », conclut Jean-Paul Hellequin.

Le développement de systèmes pour améliorer la sécurité en mer, la décarbonation et le soutien aux projets scientifiques grâce à l’intelligence artificielle est déjà une réalité. Ces dispositifs, qu’ils complètent ce qui existe déjà ou qu’ils voguent sur les océans par eux-mêmes, ont su rapidement se trouver une place dans le quotidien de certains marins, car ils répondent à une vraie demande du secteur. En sera-t-il de même pour le fret et le transport de personnes ? Des entrepreneurs veulent y croire, mais la réalité du terrain risque de rendre la tâche compliquée. Des navires autonomes sillonneront certainement les mers, mais de nombreuses modalités de navigation restent à définir, en accord avec les marins… ◼