Sur les 510 millions de km2 définissant la superficie de la Terre, 70% correspond aux mers et aux océans. Une immensité d’eau qui regorge d’animaux marins, de végétaux subaquatiques, mais également d’autres objets issus de la pollution ou de l’activité humaine. Dirigé par ProMare, une organisation qui a pour but de promouvoir la recherche et l’exploration marine, le projet Mayflower Autonomous Ship (MAS) a pour objectif de concevoir un système autonome afin d’aider les chercheurs à collecter des données précieuses provenant d’océans ou de mers.
Un projet porté par de nombreuses institutions
Ce projet est le fruit d’une vaste collaboration entre ProMare, IBM et une quarantaine de partenaires dans différents secteurs, en voici une liste non exhaustive :
- Pour le design et la construction du système : MSubs, Aluship, Marine AI et GUARDIAN by Marine AI.
- Pour la communication : Thales et Iridium
- Pour les services et l’équipement : NVIDIA, Red Hat ou encore Vodafone
- Pour la recherche : Les universités de Plymouth, Newcastle, Liverpool, Exeter et de nombreux laboratoires associés à ces universités dans le domaine de l’IA et/ou de l’océanographie.
Plusieurs experts ont été mis à contribution dont Rosie Lickorish, spécialiste des technologies émergentes chez IBM et Ollie Thompson, ingénieur en robotique. Le projet est piloté par Brett Phaneuf, fondateur de ProMare.
L’objectif de ce projet consiste à concevoir un bateau entièrement autonome, fonctionnant à l’énergie solaire, pouvant collecter des données océaniques sur divers problèmes comme ceux du réchauffement climatique, de la pollution et de ses impacts sur la faune et la flore marine ou bien sur le déplacement d’espèces en particulier. Les partenaires souhaitent également que ce bateau puisse réaliser de longues expéditions et traverser tout un océan subir de problèmes techniques.
Un capitaine virtuel pour diriger un bateau autonome
Afin de construire ce bateau autonome, le Mayflower 400, des technologies d’intelligence artificielle développées par IBM ont été utilisées afin de créer un “capitaine virtuel”. Ce système a été conçu grâce au machine learning et l’apprentissage supervisé. L’IBM Power AC922 alimenté par des processeurs IBM Power9 et des GPU NVIDIA V100 Tensor Core ont notamment été utilisés.
Cette intelligence artificielle a été entrainée grâce à des milliers de photographies afin d’apprendre à identifier les obstacles maritimes comme des rochers, d’autres bateaux voguant sur les mers ou bien des animaux marins s’aventurant à la surface de l’eau. “L’AI Captain” réévalue ainsi constamment son environnement et adapte automatiquement sa trajectoire selon les obstacles qu’il rencontre.
Ce “capitaine virtuel” va essayer de reprendre le rôle d’un vrai capitaine : 6 caméras associées à des systèmes de vision par ordinateur vont scruter l’horizon. Le logiciel de vision par ordinateur IBM Visual Insights et le logiciel d’automatisation IBM Operational Decision Manager sont utilisés dans ce cadre.
Les chercheurs pourront programmer le modèle afin qu’il se focalise sur des objets, des végétaux ou des animaux en particulier et collecter des données spécifiques en fonction de leurs mouvements, du son qu’ils émettent ou de leur nombre à l’aide des 30 capteurs embarqués et du système entrainé pour cela.
L’edge et le cloud computing en complément du machine learning pour mener des expériences scientifiques
Plusieurs périphériques fournissent la puissance de calcul nécessaire pour que le navire fonctionne indépendamment. Le bateau dispose d’une quinzaine d’appareils edge et utilise le cloud dès que la connexion le permet, pour réaliser des mises à jour et télécharger des données. Pour ce qui est de l’alimentation des systèmes informatiques à bord et des moteurs, le trimaran est doté de batteries au lithium-ion-phosphate reliées à des panneaux solaires.
Le programme prend également en compte les paramètres météorologiques pour prévenir les potentielles tempêtes pouvant toucher le bateau. Toutefois, le Mayflower 400 n’est pas encore sorti en mer dans des conditions météorologiques liées à une violente tempête. Le navire a donc été entrainé pour affronter des vagues de 50 mètres à l’aide d’un simulateur.
Le Mayflower 400 en lui-même mesure quinze mètres de long, et 6,2 mètres de large et pèse cinq tonnes. Il utilisera toutes les technologies IA présentes à bord pour mener à bien des expériences scientifiques sous la surveillance de l’équipe de recherche, et ce 24 heures sur 24 :
- Océanographie : Détection de mammifères marins, analyser de la répartition de leur population.
- Chimie : Analyse de la composition chimique de l’eau
- Réchauffement climatique : Mesurer le niveau de la mer
- Pollution : Prélever des échantillons afin d’analyser la quantité de microplastiques dans l’eau
Le départ du trimaran vers les États-Unis est prévu aux alentours du 15 mai prochain si les conditions météorologiques le permettent.
