Ecouter des sons pour déterminer leur nature. Les analystes en guerre acoustique de l’armée, plus communément appelés les oreilles d’or, examinent l’ensemble des bruits captés en mer pour déterminer s’il s’agit d’un bateau de commerce, d’un navire militaire ou d’un drone. Le film "Le Chant du loup", réalisé par Antonin Baudry, a mis en lumière ce métier méconnu en propulsant une oreille d’or comme le personnage central de ce thriller.
Mais le film ne parle pas de la quantité croissante de données à analyser. Raison pour laquelle la Marine se tourne aujourd'hui vers des outils d’intelligence artificielle (IA). L’objectif ? «Isoler dans une grande période temporelle les signaux acoustiques d’intérêt sur lesquels l’homme pourra conduire une analyse avec une forte valeur ajoutée», explique Vincent Magnan, directeur du centre d’interprétation et de reconnaissance acoustique (Cira).
Passer de 40 jours d'enregistrement à 5 heures
Un démonstrateur, dont «les résultats sont très encourageants» selon Vincent Magnan, a été livré courant 2023. Celui-ci voit le jour suite à des ateliers menés par le Cira, l’agence ministérielle de l'intelligence artificielle de défense (Amiad), le centre de service de la donnée marine et la start-up Preligens spécialisée dans les logiciels d’IA et d’analyse d’images satellitaires pour la défense, en passe de trouver un repreneur. Pour bien comprendre ce que l'IA peut faire et ne pas faire dans ce cas d'usage, il est essentiel de saisir comment se partagent les compétences métiers et en quoi consiste l’analyse acoustique : une analyse audio, une analyse spectrale avec la décomposition fréquentielle du son et une analyse d’image avec ce qui est affiché sur l’écran.
L’algorithme d’apprentissage profond, ou deep learning, utilisé par les partenaires a été entraîné sur des enregistrements acoustiques dont certains proviennent des capteurs positionnés au large de Toulon (Var). Il identifie les vedettes, zodiacs, bateaux de plaisance, bâtiments de commerce, bâtiments de pêche, et les activités humaines ou militaires produisant des émissions sonar ou des tirs d’artillerie. Il peut identifier le système propulsif du bateau et le nombre de pales de l’hélice.
A la clé ? Un gain de temps. Pour annoter une douzaine de jours d’enregistrements consécutifs de données acoustiques devant Toulon, il faut plus de 40 jours ouvrables à deux oreilles d’or. Avec le démonstrateur, seulement 4 à 5 heures d’extraits sont transmis à une oreille d’or, ce qui réduit le temps d'analyse à 5 ou 6 jours.
10 fois plus de données collectées en 4 ans
«En 2024 se sont 10 téraoctets de données qui seront prélevés contre 1 téraoctet en 2020 !, s’exclame Vincent Magnan qui ajoute que les prévisions pour 2030 tournent autour de 100 téraoctets ou plus». Le nombre de capteurs passifs à bord des sous-marins et frégates augmente ainsi que leurs performances, que ce soit au niveau de la portée de détection ou de la performance du traitement. Au début des années 2000, un sonar voyait à 20 kilomètres et enregistrait une dizaine de contacts acoustiques simultanément. En 2020, sa portée était de plus de 200 kilomètres, pour une centaine de contacts simultanés enregistrés.
Et la guerre acoustique est un élément essentiel de la stratégie militaire. Elle consiste à identifier la nature et la position des navires à partir des sons émis par leur système de propulsion et leurs équipements. Ce sont «des éléments tactiques prélevés en toute discrétion», résume Vincent Magnan, puisque les autres nations ne savent pas ce qui a été détecté par les autres.
Bientôt des tests en pleine mer
Le projet est encore loin d’être finalisé. Les modèles doivent être améliorés. Cela passe par des entraînements avec des données prélevées dans des environnements différents par diverses sources acoustiques. Il est essentiel de pouvoir «utiliser ces modèles sur n’importe quel type de capteurs, que ce soit des sonars de sous-marin ou de frégate, et des capteurs acoustiques fixes au large de Toulon», liste Vincent Magnan. Enfin, les porteurs du projet imaginent déjà associer ces données à d’autre sources de renseignements (satellite, radar, visuel, humain, électromagnétique) pour fiabiliser davantage l’alerte remontée à l’opérateur.
Pour cela, la puissance de calcul, aussi bien sur terre qu’en mer, doit être augmentée ainsi que la capacité de stockage des données. Il faut «accélérer sur le management de la donnée, dont l’annotation massive, pour constituer des bases d’apprentissage conséquentes et améliorer les performances des modèles d’IA», ajoute Julian Le Deunf, expert IA à la direction générale de l’Armement (DGA). A court terme, les partenaires aimeraient tester ce système en mer sur des signaux précis comme les émissions sonars actives des frégates qui cherchent un sous-marin dans la colonne d’eau. «Des signaux reconnaissables en raison de leurs fréquences basses, de leurs fréquences hautes, de la durée d’émission et de l’intervalle sonore», précise Vincent Magnan. Le but, encore une fois, est de transmettre à l'oreille d'or à bord du navire les signaux d'intérêts. L'IA vient assister, et non pas remplacer, ces militaires à l'ouïe fine.
