SystemX invite la réalité augmentée et l’intelligence artificielle dans les transports

[Paru le 08/03/17 dans Bus & Car Connexion]. Mieux anticiper les manœuvres, distinguer les dangers et les signalétiques, mais aussi mieux maîtriser un véhicule de plus en plus connecté et autonome : qu’il conduise un véhicule ferroviaire ou routier, le conducteur de demain bénéficiera de technologies de plus en plus pointues. Par Catherine Bernard

Pour tester la réalité augmentée du programme LRA, les chercheurs ont utilisé un simulateur de conduite.
© IRT SystemX / Gil Lefauconnier

C’est un simulateur tel qu’on en trouve dans l’aéronautique. Seule différence : ici, c’est sur la route et non dans les airs qu’ont, virtuellement, conduit une bonne quarantaine de volontaires. Sur une route un peu « améliorée ». En effet,les technologies de réalité augmentée leur ont permis de mieux visualiser les distances de sécurité, de dépasser plus aisément, d’anticiper les sorties d’autoroutes, ou encore le passage inopiné de piétons. « Ces réalisations sont le fruit de la collaboration entre les grands noms de la recherche, comme le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) ; de l’industrie, comme Alstom, Valeo et Renault ; et de quelques start-up de haute technologie, comme Oktal (simulateurs), Safe River (sécurité logicielle) ou encore Sysnav (navigation et géolocalisation en environnements extrêmes) », explique François Stephan, directeur général adjoint de l’Institut de recherche technologique (IRT) SystemX. Créé en 2012 par le Programme des investissements d’avenir (PIA) qui avait été lancé par l’État pour favoriser les rapprochements entre chercheurs et industriels, cet IRT, situé en plein plateau de Saclay, est spécialisé dans les systèmes numériques et, notamment, dans le transport.

François Stephan, directeur général adjoint de l’Institut de Recherche Technologique (IRT) SystemX. © IRT SystemX / Gil Lefauconnier

« En effet, on y parle beaucoup du véhicule autonome. Dans un premier temps, nous verrons surtout se multiplier les situations de semi-autonomie, sur l’autoroute par exemple. Il faudra alors, d’une part, donner confiance au conducteur – pour qu’il comprenne comment agit son véhicule en autonomie – mais aussi faciliter les transitions, lorsque l’humain devra reprendre le volant et comprendre dans quelle situation il le fait, poursuit François Stephan. Cependant, il s’agit aussi de mettre ces recherches au service des véhicules non autonomes via la conception de nouveaux systèmes d’aide à la conduite. » Les transports collectifs routiers, voire ferroviaires, sont donc directement concernés par le programme Localisation et réalité augmentée (LRA), lancé par SystemX en 2014.

Enrichir l’information délivrée au conducteur

Ce travail comporte deux briques principales : la brique technologique tout d’abord. Qui dit véhicule plus « intelligent » suppose que ce dernier sache en permanence et très précisément où il se trouve. Or les systèmes de navigation actuels, comme le GPS, ne sont pas assez précis et, parfois, non opérationnels (comme dans un tunnel). A cet égard, le CEA-List, un des laboratoires du CEA spécialisé dans l’image et la microélectronique, a donc appliqué ses recherches au transport afin de développer des systèmes de caméras embarquées capables de localiser des objets en temps réel dans une scène. Puis il a fallu fusionner dans un système unique d’information toutes les données collectées provenant des caméras, du GPS, de la cartographie numérique, etc. Ainsi, le conducteur et son véhicule savent-ils en permanence exactement où ils se trouvent et ce qui se passe dans leur immédiate proximité, y compris, par exemple, dans un angle mort.

La seconde brique concerne l’interface homme-machine (IHM) : quelles sont les informations à mettre en exergue pour le conducteur et de quelle manière ? Chercheurs, industriels et start-up ont testé différents systèmes de visualisation mais aussi d’interactions visuelles (lampes LEDd) et sonores, auprès de conducteurs test. L’interface choisie étant soit un visualiseur tête haute [Head-up Display (HUD)] sur le pare-brise soit des lunettes. Lesquelles présentent l’avantage d’adapter exactement la scène aux mouvements de la tête du conducteur et de pouvoir être utilisées dans n’importe quel véhicule.

Les enseignements de ce programme ? Les conducteurs gagnent en confiance. Parce qu’elle leur permet de comprendre comment agit le pilote du véhicule, la réalité augmentée les rassure lorsqu’ils s’agit de passer en conduite autonome. Revenus au volant, l’information enrichie qu’ils visualisent les conduit à mieux respecter les distances de sécurité, anticiper les changements de direction, et à adopter une conduite plus fluide. « Enfin, alors que ce programme s’adressait surtout au domaine routier, le fait que l’IRT rassemble aussi des acteurs du ferroviaire a fait naître l’intérêt dans ce domaine », relève François Stephan.

Simplifier le travail du conducteur de train

L’IRT System X fait de nombreuses recherches sur les véhicules intelligents.
© IRT SystemX / Gil Lefauconnier

Un second volet du programme LRA s’intéresse spécifiquement au monde ferroviaire. Là, une grande partie de l’information utile au conducteur se trouve le long des voies. Sur les lignes les plus modernes, des balises interagissent électroniquement avec le système d’information du train. Mais cela n’est pas toujours le cas sur des voies anciennes ou dans des pays émergents. Pour aider le conducteur à mieux voir les panneaux, les chercheurs ont appliqué les méthodes du « Deep Learning » : la machine apprend à reconnaître, tout d’abord le tracé des rails, puis les panneaux qui se trouvent le long de la voie pour ensuite les restituer au conducteur. Cette assistance réduit la charge mentale de ce dernier qui peut donc conduire avec plus de sérénité. « L’idée était de réaliser une preuve de concept. Charge désormais aux industriels de l’utiliser », conclut François Stephan. Bonne nouvelle : chercheurs et industriels sont si satisfaits des recherches engagées qu’ils devraient lancer un autre programme à la fin de celui-ci, à l’automne prochain.

Catherine Bernard

Une cybersécurité pour les transports intelligents

l’IRT System X, à Palaiseau, sur le plateau de Saclay
© IRT SystemX / Gil Lefauconnier

De plus en plus connectés, les véhicules, routiers et ferroviaires, peuvent devenir la cible de pirates. L’IRT SystemX a lancé un programme baptisé Cybersécurité du transport intelligent (CTI) début 2016 pour réfléchir aux principes permettant de leur assurer une meilleure protection. Il s’agit d’abord de gérer différents niveaux de criticité : extrême pour, par exemple, le freinage, moins important pour l’ordinateur multimédia de loisirs. Deuxième étape : réaliser une analyse de la menace, et bien comprendre les surfaces d’attaque. Troisième étape : adapter l’architecture informatique. Redondance de certaines fonctions, installation de firewalls, les outils peuvent varier. Le programme utilise notamment le savoir-faire de la start-up Prove & Run qui, dans les logiciels, isole des parties particulièrement critiques dont elle prouve formellement l’absence de bug. Ce qui les rend ensuite moins sensibles aux éventuelles attaques. A noter : l’Agence nationale de la sécurité des systèmes d’information (ANSSI), siège au conseil scientifique de l’IRT.