«L’utilisation des données spatiales est un domaine de recherche à fort enjeu scientifique et économique. Ce domaine avance très vite et nous avons besoin d’étendre nos partenariats, notamment dans le secteur du numérique», souligne auprès de L'Usine Nouvelle le sous-directeur du Campus de la donnée au Centre national d’études spatiales (Cnes), Simon Baillarin. En 2022, de premières discussions se sont enclenchées avec l’Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique (Inria). Et c'est finalement le 8 avril 2024, qu'un accord Cnes/Inria a été conclu entre les deux instituts pour la conception et la construction des satellites du futur.
Dans quel but ? Automatiser certaines tâches directement à bord des appareils. Les satellites de l’institut de recherche spatial font de l’observation et du traitement d’images dans plusieurs longueurs d’ondes. Pendant longtemps, les données brutes étaient envoyées vers des centres de traitement au sol pour y être analysées. «Mais ça ne marche plus, car les capteurs sont devenus très sophistiqués et prennent des images trop grosses pour être transmises telles quelles», explique Alain Girault, adjoint au directeur scientifique de l’Inria. La bande passante reste limitée depuis l'espace en sachant que le «forfait», lui, n'est pas infini et se paye en fonction de la quantité de données transférées. «Et le satellite ne peut pas communiquer continuellement », renchérit Christophe Biernacki, chercheur au centre Inria de l'université de Lille.
IA embarquée et jumeau numérique
Après une phase d’apprentissage sur Terre, une IA pourrait faire de l’analyse et du traitement embarqués. «Le programme aura appris à classifier et quantifier des images, pour être opérationnel dès son envoi dans l’espace», souligne Alain Girault. Et les chercheurs de l’Inria seront particulièrement sollicités sur deux points : créer des intelligences artificielles les plus compactes possibles et permettre à ces algorithmes d'analyser des images de taille réduite. En clair : rendre les données les moins lourdes possibles pour optimiser le stockage. «Nous ne pouvons pas juste rajouter des barrettes de mémoire supplémentaire, car 100 grammes en plus sur un satellite, c’est des milliers d’euros supplémentaires à débourser», indique Alain Girault.
L'accord stratégique vise aussi à développer, à l'aide de l’IA, des modèles numériques de la planète plus poussés que les versions actuelles. «Nous allons être en capacité de reconnaître la végétation automatiquement, de représenter des bâtiments en 3D, d’y incorporer des informations thermiques… liste Simon Baillarin. En empilant ces données, nous serons capables de créer des jumeaux numériques de la Terre.» Dans l’aménagement du territoire, la défense ou encore pour étudier les effets du changement climatique, des modèles de submersion à l’appui tactique de troupes en zone de crise, les applications futures pourraient s’avérer incontournables pour de nombreux secteurs.
Premiers résultats dans cinq ans
Des traitements complexes de données et, ce, même avec des IA moins gourmandes en ressources. «Si nous voulons faire de la reconnaissance de zones urbaines ou naturelles en utilisant des images avec des résolutions moyennes,on peut l'améliorer grâce à des "a priori" de ce qu'on cherche», explique Christophe Biernacki. Tout l'enjeu est de trouver les bons réglages de l'algorithme sans trop dégrader la qualité du traitement. «Tous les domaines de l'informatique embarquée sont concernés, mais aussi des télécommunications et de l'intelligence artificielle car les nouveaux satellites reposent fortement dessus pour les traitements de données qu'ils auront à effectuer», précise le chercheur de l’Inria.
L’accord-cadre Cnes/Inria pourrait même dépasser les deux institutions, qui n’excluent pas des collaborations avec d'autres partenaires publics et industriels. «Nous nous attendons à voir les premiers résultats concrets avec les satellites du Cnes d’ici cinq ans», s’enthousiasme Alain Girault. Et cette recherche sur les satellites pourrait aussi servir à de futurs systèmes d’exploration. Simon Baillarin en est convaincu : «Quand nous envoyons un rover sur Mars ou une sonde aux confins du système solaire, on a envie que l’appareil puisse prendre ses propres décisions.»
