D’un côté de la route, des champs à perte de vue. De l’autre, quatre vastes bâtiments circulaires, sertis de panneaux de verre. Le centre EDF Lab se trouve à l’orée du quartier de l’école Polytechnique, sur le territoire de Paris-Saclay (Essonne). Les 1 000 chercheurs qu’il accueille représentent plus de la moitié des effectifs de R&D de l’électricien.
Ici, le groupe développe depuis 2016 des solutions qui permettront à ses clients de décarboner leur activité, mais aussi à optimiser ses systèmes de production énergétique et participer à la transition numérique. Il explore pour cela les possibilités notamment offertes par l’intelligence artificielle, la réalité virtuelle et les technologies quantiques.
Réinjecter dans le réseau l'énergie inutilisée des véhicules électriques
Imaginez la quantité d’énergie inutilisée par des millions de véhicules électriques stationnés. Maintenant, imaginez que l’on puisse réinjecter cette électricité dans le réseau, pour par exemple compenser les fluctuations de production d’un parc éolien. «L’optimisation de toutes les contraintes soulevées par ce système de recharge intelligente n’est pas réalisable avec des supercalculateurs conventionnels», constate Stéphane Tanguy, directeur des programmes de recherche sur les technologies de l’information menés par EDF.
La mise en place d’un tel réseau, dit "vehciule-to-grid", devra donc attendre l’arrivée d’un ordinateur quantique suffisamment puissant pour effectuer ces calculs. Mais ses préparatifs sont, eux, déjà bien avancés. EDF s’est associé à la pépite française Pasqal pour concevoir les algorithmes quantiques nécessaires. «Après avoir simulé cet algorithme à petite échelle, nous avons pu démontrer que ses performances étaient suffisamment encourageantes pour le faire tourner à grande échelle», relate le PDG de la start-up, Georges-Olivier Reymond.
Lancé en juin 2020, le partenariat a déjà fait l’objet d’une publication scientifique et passe au stade de l’implémentation, du passage sur les 100 à 200 qubits réels du calculateur expérimental de la pépite. Il faudra cependant attendre que la machine de Pasqal atteigne les 1 000 qubits pour que l’algorithme démontre un réel avantage par rapport à des calculs conventionnels. «1 000 qubits, ce n’est pas de la science-fiction : c’est notre objectif pour 2023», rappelle le PDG.
Un programme de formation à l’informatique quantique
En attendant, l’équipe quantique d’EDF – composée d’une dizaine de personnes, dont la moitié de chercheurs – fait de l’algorithmie sa spécialité et explore différents cas d’usages d’optimisation. Sans se limiter à la plateforme française, ni au simulateur d’Atos. «Nous envisageons aussi d’utiliser la machine de D-Wave», émet Stéphane Tanguy. Parfaitement adaptée aux problèmes d’optimisation combinatoire, la plateforme de la société canadienne pourrait trouver un usage pour optimiser… tous les paramètres de la production d’électricité.
«Quels moyens de production faut-il allouer, pour combien de temps et à quelle intensité, pour avoir un coût de production optimisé, donne en équation Bernard Salha, directeur de la R&D du groupe, qui représente un budget annuel total de 500 millions d’euros. Cela représente des millions de paramètres variables avec, en plus, des ajustements de dernière minute» Des réglages fins que seul un ordinateur quantique pourrait prendre en charge dans un délai suffisant.
Dans le domaine, EDF fait pourtant face à un frein : le recrutement. «Entre les problématiques de rédaction du code informatique, de l’adaptation des machines et des process, il faut des profils à la croisée des chemins», observe Bernard Salha. Cumulant des compétences en physique fondamentale, en programmation informatique et une connaissance des métiers du groupe, «ces gens-là sont rares», souligne le responsable R&D. Le groupe profite de l’environnement pour pallier cette pénurie de talents et conçoit actuellement un programme de formation à l’informatique quantique avec une académie du territoire.
Autre avantage de cette Silicon Valley de l’Essonne : la proximité avec d’autres industriels. Bernard Salha évoque notamment «la relation gagnant-gagnant» qui s’est mise en place avec son voisin Thales, dont un centre de R&D se trouve… à moins de 500 mètres. «Nous sommes en avance sur les algorithmes quantiques et Thales est très en avance sur les capteurs quantiques, détaille le directeur de la R&D d’EDF. Il y a une vraie complémentarité, d’autant plus que nous ne sommes pas concurrents.»
Gérer la boîte noire
Les deux partenaires ont ainsi mis en place une collaboration sur les technologies quantiques, mais aussi sur l’intelligence artificielle. Incluant Total, leur laboratoire commun nommé Sinclair (acronyme de Saclay industrial lab for artificial intelligence research et référence à une entreprise britannique pionnière de l’IA, Sinclair Research) a été créé en 2020 et compte déjà une dizaine de publications scientifiques. Il se focalise sur l’usage industriel de la technologie, notamment sur des systèmes critiques.
«C’est l’un des seuls laboratoires à s’intéresser à l’usage de l’apprentissage par renforcement sur des sujets industriels, estime Bernhard Quendt, directeur technique de Thales. Notre objectif est de combiner différents algorithmes pour que la boîte noire de l’apprentissage par renforcement [dont les décisions sont difficilement explicables] n’ait pas accès aux décision critiques».
Côté EDF, l’intérêt se trouve dans l’optimisation du chargement en combustible des réacteurs nucléaires, mais aussi dans le contrôle de la qualité d’une soudure. «Je pense que les gens sont attirés par le sens et la diversité des projets», émet Bernard Salha, qui met en regard les sujets de décarbonation portés par EDF face aux problématiques d’exploitation des données chères aux géants américains. «Chez les Gafam, les sujets sont à peu près toujours identiques, insiste-t-il. Les nôtres peuvent paraître moins attrayants, mais couvrent des cas d’application très larges»
Diminuer la charge mentale de l'opérateur
Convaincu que «la création de valeur vient de la coopération», dixit son directeur de la R&D, EDF a profité de son implantation sur le plateau de Saclay pour mettre en place une plateforme commune à la filière nucléaire : ConnexITy. Rassemblant 14 partenaires, dont le CEA, Framatome mais aussi Atos et Assystem, le programme vise à "développer des preuves de concept numériques", présente son responsable, Fabien Leray.
L'une d'elles : faire de l’intelligence artificielle un assistant de gestion des centrales nucléaires. Le groupe exploite ainsi l’immense gisement de données qu’il constitue depuis les années 1990 – en enregistrant toutes les données de fonctionnement de ses centrales – pour 1repérer des micro-dérivations que l’humain ne remarque pas», explique le responsable. Affichant une précision de 87 % dans la détection d’alertes, cet outil «ne pilote rien, il diminue seulement la charge mentale de l’opérateur», assure Fabien Leray.
Un autre projet vise, lui, à faciliter leur formation. Surnommé "Waze du nucléaire", il a d’abord consisté en un système de guidage des opérateurs dans les travées d’une centrale – basé sur 10 000 étiquettes labellisant les différentes installations et recensées sur un plan. Son évolution : une visite en réalité virtuelle de la centrale, vouée à devenir interactive, pour former les opérateurs lorsque la centrale est inaccessible. Une innovation qui, bien que loin du calcul quantique, offre un gain d’efficacité opérationnelle à l’électricien.
