ripper7

Assez régulièrement, dans ce blog, je reprends ce sujet qui ne cesse de progresser : la fabrication additive. Non pas parce que ce serait à la mode, mais parce que les applications dans le domaine de la défense se multiplient et surtout, deviennent de plus en plus opérationnelles. Je vais, dans cet article, vous parler de deux sujets : drones de combat et nouvelles versions d’armes de poings, imprimables chez soi (!).

Commençons par l’opération appelée « Ripper Lab », faisant référence au surnom du 7e régiment des US Marines, à l’origine de l’expérimentation. Cette opération a consisté à déployer sur le terrain un laboratoire mobile de fabrication additive (un peu sur le modèle de la Rapid Equipping Force que j’ai déjà décrite dans cet article), au Moyen-Orient. L’opération a mobilisé 48 soldats et officiers (appartenant au Special Purpose Marine Air-Ground Task Force Crisis Response-Central Command), et a consisté à déployer, en soutien de l’Operation Inherent Resolve, des capacités d’impression de 25 drones légers de type Quadcopter, baptisés Nibblers.

ripper4

Ce petit quadcopter, capable de voler pendant 20 à 25 minutes, a été modifié pour répondre aux exigences des US Marines. Le Nibbler est un drone très simple dont une grande partie est imprimée, le reste étant sourcé dans des composants grand public. Il est destiné à être employé pour des missions de reconnaissance, et d’identification d’autres drones hostiles. Il est aussi destiné à acheminer des ressources aux combattants déployés sur le terrain.

ripper3

Ce n’est pas forcément plus économique en termes de coûts de développement, puisque le drone initial (quadcopter non modifié et acheté dans le commerce) coûte environ 500$, contre 2000$ pour le modèle Nibbler imprimé par les US Marines. Mais en termes de facilité d’utilisation, de déploiement et de maintenance (possibilité d’imprimer les pièces de rechange), l’opération semble intéressante. Le lab déployé utilisait différents types et tailles d’imprimantes 3D, permettant d’imprimer toutes les variétés nécessaires de composants.

ripper2

Bien évidemment, ce que les soldats peuvent faire, leurs ennemis le peuvent également. On est bien là en face d’une technologie « nivelante », susceptible d’être employée par des factions combattantes hostiles, avec une certaine facilité compte tenu du coût d’équipement d’un « lab ». De plus, il est nécessaire de bien contrôler les aspects liés à la sécurité de l’information ; il est en effet facile de pirater un système, ou d’introduire des défauts qui ne se révéleront qu’après un certain nombre d’utilisations.

Cet aspect « nivelant » de la technologie, on le retrouve avec la suite de la saga du sulfureux Cody Wilson (dont nous avions déjà parlé, notamment dans cet article), fondateur de DD (Defense Distributed), société qui commercialise des machines de fabrication, et notamment des imprimantes 3D permettant la fabrication d’armes. DD a mis sur le marché une nouvelle mise à jour de son système, une fraiseuse automatique robotisée destinée à usiner des armes, et baptisée Ghost Gunner (voir cet article).

ripper6

Le système était déjà utilisé pour fabriquer des fusils d’assaut AR-15 ; DD a désormais mis sur le marché les kits permettant de fabriquer chez soi des armes de poing, en l’occurrence des modèles Glock et le célèbre M1911. Et comme pour le AR-15, il s’agit de « ghost guns », armes fantômes puisque ne portant aucun numéro de série identifiable.

La société a trouvé quelques chemins tortueux dans les réglementations américaines pour que cette offre soit légale – en particulier, ils continuent à fabriquer des armes détectables, avec une composante métallique, puisqu’aux Etats-Unis, on peut fabriquer une arme, à condition qu’elle soit détectable dans un portique de type filtrage aéroport ( !) – c’est le décret « Undetectable Firearms Act ».

ripper5

La nouvelle version du Ghost Gunner diffère considérablement de la précédente : des modifications dans la mécanique même du système ont été développées et testées pendant un an ; le système logiciel a été réécrit, la précision des axes de fraisage a été augmentée, etc. Le prix final de cette nouvelle version du Ghost Gunner n’a pas encore été fixé – la version précédente coûtait 1200$.

Tout ceci montre que l’utilisation militaire de l’impression 3D et des machines de fabrication utilisables par tout un chacun, chez soi, en vue de créer des armes, est en plein essor. Puisqu’il est pratiquement impossible de réguler le domaine, il faudra accepter que nos ennemis aient accès à ces capacités, avec des fichiers CAD 3D qui circuleront de toute façon sur Internet, quoi que fassent les gouvernements. Le génie est sorti de la lampe…

overmatch1

Pour ceux qui, comme moi, viennent du monde de la simulation de défense, des titres comme America’s Army, Darwars, Operation Frenchpoint (si, si) ou VBS 3 sont parlants. Il s’agit de ce que l’on appelle des « serious games », un terme qui finalement définit toute exploitation non ludique des technologies utilisées dans les jeux.

Ce n’est pas un concept nouveau en soi : les serious games sont les héritiers du « Kriegspiel » de 1811, des jeux de guerre historiques utilisés dans les années 70 pour former les officiers des écoles, ou plus récemment, de « Marine Doom », un jeu sorti en 1993 et adapté pour le US Marine Corps, en vue de réaliser des simulations d’entraînement au tir à la première personne.

overmatch3

Aujourd’hui, le domaine est en pleine expansion, qu’il s’agisse de former à la gestion de crises, à l’apprentissage culturel, à l’auto-formation (e-learning), au management, etc… Mais tous ces serious games sont conçus autour de l’idée de capitaliser sur les moteurs de jeu vidéo (qu’il s’agisse de 3D, de moteurs d’intelligence artificielle ou d’e-learning) pour réaliser un entraînement ou un apprentissage.

Operation Overmatch, un jeu développé par l’US Army, est un peu différent. Car il ne s’agit pas ici de s’entraîner, mais bien de permettre aux soldats d’expérimenter leurs futurs équipements.

overmartch5

Il s’agit d’un jeu développé par le U.S. Army Capabilities Integration Center (ARCIC) et le Army Game Studio et qui vise à fournir une plate-forme d’expérimentation ESP – oui, je sais, l’armée use et abuse des acronymes. En l’occurrence, ESP signifie Early Synthetic Prototyping : il s’agit de disposer d’un environnement virtuel dans lequel les joueurs, qui peuvent être des soldats, des officiers, ou des chercheurs, peuvent tester de futurs matériels et de futurs équipements dans le cadre de la conduite de mission simulées réalistes.

Voici – ci-dessous – une démonstration de la version Alpha (comme le jeu est en cours de développement, il s’agit plutôt d’une succession de copies d’écran que d’une véritable démo).

En gros, il s’agit de donner directement accès aux opérationnels, et de recueillir leurs idées et retours sur les équipements dont ils souhaiteraient disposer. Chaque joueur pourra sélectionner des capacités particulières (calibres, munitions, robotique, systèmes d’armes…) et sera confronté à des plates-formes adverses conçues par les concepteurs du jeu. Aujourd’hui, le jeu est limité aux opérations urbaines, et chaque joueur peut concevoir son équipement en combinant un millier d’options différentes.

Le Beta-test ouvrira en octobre, la phase Alpha ayant mis à contribution une centaine d’utilisateurs (sélectionnés avec soin par les autorités). Comme le dit le LCL Brian Vogt à l’origine du projet : « the game is meant for Soldiers across the spectrum ».

overmatch4

Cette innovation n’est donc pas uniquement technologique ; c’est une innovation dans la manière dont sont perçus les jeux et les environnements virtuels, au-delà de l’immersion, mais surtout au-delà de la formation et de l’entraînement. C’est une bonne idée car elle va dans le sens de l’innovation participative (crowdfunding, open innovation et autres concepts à la mode) et permet d’agréger potentiellement la créativité de milliers d’utilisateurs. C’est aussi un concept un peu risqué s’il est pris uniquement au premier degré, car on court-circuite ainsi toute la réflexion globale capacitaire mais aussi doctrinale, au risque de créer des frustrations ou des concepts irréalistes.

overmatch5

Néanmoins, de sérieux défis subsistent :  comment reproduire de manière réaliste et surtout prédictive le comportement de ces nouveaux matériels, comment éviter le biais du à l’emploi d’un jeu, comment intégrer l’expertise opérationnelle réelle au sein des missions, comment éviter la surenchère technologique que certains joueurs peuvent rechercher, comment prendre en compte les nouvelles doctrines d’emploi, tout en gardant une cohérence globale aux niveaux tactiques et opératifs… Si ces questions ne trouveront pas tout de suite une réponse, il s’agit en tout cas d’une expérimentation intéressante, qui vaut la peine d’être suivie et analysée.

Nota : je me permets au passage de faire de la pub pour ce remarquable jeu – non informatique ! – de plateau, appelé Urban Operations, un peu complexe à apprendre tant les règles sont denses, mais remarquablement efficace. Il a été conçu par le lieutenant-colonel Sébastien de Peyret, responsable du laboratoire du combat SCORPION au CDEC, et ce sur son temps personnel. Ce jeu est certes un divertissement, mais il peut être utilisé dans le cadre d’une formation professionnelle (et évidemment d’une formation militaire). Vous pouvez vous le procurer ici. N’étant pas intéressé aux ventes, j’en fais donc librement la promotion.

overmatch2

 

Toujours en vacances

Publié: 14 septembre 2017 dans Non classé

P1000360

J’avais prévenu… mais certains se sont émus : qu’arrive-t’il à ce blog? ca ne l’intéresse plus? Il baisse les bras?? Il se lasse? Il est flemmard?

Non, il est en vacances, et si le paysage est joli (voir ci-dessus), la connexion Internet, elle, est quelque peu archaïque. Et pour répondre aux objections : oui, je prends mes vacances en décalé, une semaine puis (à compter de lundi dernier) deux semaines dans le sud de l’Italie. Donc pas plus de vacances que vous tous, qui êtes (ou pas) au travail, c’est juste que je les prends maintenant (et je ne veux pas entendre « encore » :))

Donc désolé, mais même si je le voulais, ce serait compliqué de publier, et en plus, comment vous dire (?), je préfère me reposer pour revenir plus dynamique dans deux semaines.

Donc non, je ne suis pas mort, ce blog n’est pas en déliquescence, un peu de patience et je reviens sur les ondes, dès mon retour à une certaine forme de civilisation (celle reliée à Internet).

Amitiés à tous

numalis2

Vous vous souvenez sans doute de cette nouvelle, qui date un peu, mais qui avait fait grand bruit lors de la première guerre du Golfe : le 25 février 1991, un missile SCUD irakien avait frappé la base de Dhahran, en Arabie saoudite, tuant 28 soldats américains. Après analyse, l’enquête avait montré qu’un missile MIM-104C (PAC-2) PATRIOT avait bien été lancé pour intercepter le missile, mais qu’il avait manqué sa cible en raison… d’une erreur logicielle.

La batterie de missiles Patriot de Dharan se trouvait en effet en fonction depuis plus de 100 heures, et des erreurs d’arrondi avaient progressivement amené un décalage proche d’une seconde, soit 600m, entre la position perçue de la cible, et sa position réelle. Pas d’erreur mathématique ici, mais simplement la constatation que si les maths sont justes, ce n’est pas pour cela qu’un ordinateur est capable de bien calculer.

numalis8

Ce n’est d’ailleurs pas le seul exemple d’une erreur logicielle minime ayant des conséquences dévastatrices : citons pêle-mêle l’explosion d’Ariane V en raison d’une erreur dans la gestion de l’accélération, ou encore effondrement de la plateforme Sleipner A le 23 août 1991 (décidément une annus horribilis pour les systèmes critiques) à la suite d’une erreur logicielle résultant en un défaut de conception dans la résistance des ballasts – ci-dessus. Le résultat : une plate-forme gazière reposant à plus de 200m de fond. Pour les personnes intéressées, une liste des catastrophes dues à des erreurs de ce type est accessible ici.

Le logiciel, ce n’est donc pas que du virtuel. Et c’est pour s’attaquer à ce type de problèmes qu’une start-up de Montpellier, la société NUMALIS, soutenue par le programme GENERATE du GICAT, a développé une technologie assez révolutionnaire.

numalis7

On peut la voir comme l’équivalent du correcteur orthographique de Word, mais appliqué aux codes et calculs critiques. Car plus un défaut est détecté en amont, plus on est en mesure d’en éviter les conséquences critiques. La manière classique de procéder, c’est de développer le logiciel de calcul, puis de tester le résultat en conditions réelles, ce qui est long, coûteux, mais surtout risqué ; on peut en effet passer à côté d’un défaut numérique, qui n’apparaîtra que dans certaines conditions. Numalis a développé des outils pour éviter cet écueil.

Il est impossible, pour un ordinateur, de calculer juste (oui, je sais, c’est paradoxal). Pour faire simple, du fait des contraintes matérielles, les représentations de nombres dans un microprocesseur sont bornées, alors que les mathématiciens calculent avec des nombres qui possèdent bien souvent une infinité de chiffres après la virgule. Et cela a deux conséquences : les erreurs de représentation, et les erreurs d’arrondi. Par exemple, un ordinateur ne connait pas le nombre 0,1. Il est obligé d’en réaliser une représentation binaire, ce qui pourra par exemple amener le nombre à une valeur réelle de 0.100000001490116119384765625… avec un petit souci : plus on additionne ou multiplie, plus l’écart entre le nombre envisagé et sa représentation réelle est important.

La représentation d’un nombre en virgule flottante (par exemple) est encadrée par une norme, la norme IEEE 754, qui fixe la représentation des nombres, les formats des données, les valeurs spéciales, les modes d’arrondi les règles de conversion et le comportement des opérations élémentaires pour l’arithmétique à virgule flottante. Pourtant, il est impossible de représenter exactement tous les nombres avec la norme IEEE 754. Car même si la norme définit des règles, le problème majeur du calcul flottant reste les erreurs d’arrondi dont les principales sources sont l’annulation catastrophique, l’absorption et l’accumulation des erreurs (un exemple ci-dessous).

numalis1

C’est là que Numalis intervient. La société fondée par Arnault Ioualalen (ci-dessous) se veut le correcteur orthographique du code critique. Elle s’est spécialisée dans l’analyse et l’optimisation de la fiabilité et des performances des calculs numériques, avec des produits permettant de réaliser de manière automatique un audit numérique de codes critiques ainsi qu’une correction également automatique et une optimisation de ces codes.

numalis5

Le but est d’anticiper les défauts numériques dès la phase de conception, avec un outil qui surligne, à la manière d’un correcteur, les lignes du programme présentant un risque, et qui les améliore d’un simple clic.

Les solutions de Numalis (baptisées Spoat et Wizoat) sont capables d’analyser le code C, C++ et bientôt Ada2012, et d’en détecter les erreurs comme la division par zéro, la dérive catastrophique d’un code numérique, le dépassement (overflow), etc…  La gamme Spoat détecte les vulnérabilités numériques par une technique appelée analyse multispectrale de code, et met en avant les axes d’amélioration. La gamme Wizoat propose des patchs du code source pour améliorer sa qualité et/ou sa performance de calculs.

Outre le fait de pouvoir détecter, avant les phases de tests, la fiabilité des systèmes critiques, les outils de Numalis permettent d’augmenter la fiabilité des calculs, d’améliorer leurs performances (rapidité de traitement, par exemple dans le traitement sol d’images satellites) et de réaliser un arbitrage entre précision et performance au niveau matériel comme logiciel, par exemple pour des systèmes embarqués utilisant des FPGA (« field programmable gate arrays », des processeurs reprogrammables).

Dans le domaine de la défense, les applications sont évidemment nombreuses, qu’il s’agisse de garantir la fiabilité des systèmes critiques (par exemple pour des commandes de vol, des autodirecteurs, etc.), d’améliorer la performance des systèmes de traitement temps réel (image, ROEM,…)

numalis6

Fondée en novembre 2015, Numalis a été labellisée dans le cadre du dispositif GENERATE du GICAT, et vient d’obtenir le prix innovation du public lors du challenge « start-ups » de l’université d’été du MEDEF – ci-dessus. Une société à suivre…

bullet5

Je reprends – pour une semaine seulement – le cours de ce blog, entre deux périodes de vacances (si, si, méritées 😊), avec un focus sur les armes légères. Cela peut paraître inattendu pour un blog sur l’innovation technologique de défense, dans la mesure où les munitions de pistolets, revolvers, ou fusils n’ont finalement que très peu évolué en 200 ans.

Mais pour le coup, c’est une double innovation qui vient d’être présentée par Textron Systems. Les munitions, en premier lieu. Le problème pour le fantassin de devoir transporter des chargeurs remplis de munitions, c’est le poids. En particulier, l’enveloppe des munitions traditionnelles est constituée essentiellement de cuivre, et les munitions elles-mêmes sont volumineuses. Pour donner une idée, un ruban de 800 munitions pour la mitrailleuse américaine M240L (7,62mm) pèse environ 23 kg ! Un poids à ajouter à celui de la mitrailleuse elle-même (10kg), et une contrainte que les opérateurs français de Minimi connaissent bien.

bullet1

L’idée de Textron – dans le cadre d’un programme baptisé LSAT pour Light Weight Small Arms Technology – est donc d’alléger les balles elles-mêmes et de réduire leur taille afin de faciliter leur transport. Pour ce faire, les ingénieurs se sont intéressés à l’enveloppe des munitions, qu’ils ont remplacée par une enveloppe en polymère. Ce sont des munitions dites télescopées, c’est-à-dire que la balle n’est pas placée au-dessus de la poudre, mais qu’elle est incluse dans celle-ci. Elle est placée dans une enveloppe en polymère, et complètement entourée par la poudre. De ce fait, elle est moins volumineuse (30% moins longue), et surtout, grâce à cette nouvelle enveloppe, elle est jusqu’à 40% plus légère que son équivalent en cuivre ! Textron appelle ce nouveau système CT pour « cased telescoped ».

bullet2

 Le souci, c’est que de telles balles ne peuvent être tirées à partir d’armes classiques. Il a donc fallu développer de nouvelles mitrailleuses capables de tirer des munitions CT. Revenons à la M240L qui, avec ses munitions, pèse aujourd’hui 33 kg. La nouvelle version capable de tirer des balles CT polymères pèse 6,6 kg, pour un poids de munitions de 14 kg, soit au total 20,6 kg, ce qui n’est pas un gain négligeable.

bullet3

Mais le gain n’est pas uniquement en termes de poids. Textron a en effet développé une variante CT d’une autre mitrailleuse, la M249 en calibre 5.56, qui a été testée récemment en Suède. Outre l’allègement (des munitions, mais pas de l’arme), ce sont les performances qui sont remarquables : les tirs (plus de 5000) ont été plus groupés (en moyenne de 20%) et ont nécessité 30% de munitions de moins pour le même effet militaire. En réalité, la variante de la 5.56 est un peu plus large (diamètre de 6.5 mm) et repose sur un système de piston permettant de limiter la surchauffe en cas de tir intensif.

bullet4

Selon Textron, la nouvelle munition de 6.5 possède 3 fois plus d’énergie que la munition standard américaine M855A1. Ce qui n’est pas encore suffisant pour que l’US Army adopte ces nouvelles munitions. En premier lieu, si elles sont moins longues, les munitions sont aussi plus larges en raison du nouveau conditionnement, ce qui a des impacts sur l’encombrement des chargeurs. Mais surtout, l’armée américaine est assez conservatrice sur ses munitions, qui n’ont finalement que très peu évolué en 50 ans. Reste à voir si les avantages procurés par ces nouveaux armements en termes de mobilité et de létalité sont de taille à faire évoluer les mentalités.

Blog en vacances!

Publié: 17 août 2017 dans Non classé

ewanphoto

Ce blog est en congés – comme son auteur. Comme cette magnifique photo de sous-marin nucléaire prise par le photographe Ewan Lebourdais (voir son travail ici), je disparais de la surface jusqu’à la fin du mois d’août (au passage, il y aura une seconde phase de congés en septembre; juste pour prévenir).

A bientôt chers amis et encore merci à vous tous de me suivre aussi fidèlement.

–Emmanuel Chiva

spider2

Non, non, ce n’est pas une plaisanterie. L’US Army a bien passé un contrat à un laboratoire pour concevoir des sous-vêtements à base de soie d’araignée… Explication.

La soie d’araignée est depuis très longtemps connue pour ses propriétés de résistance incroyable. Elle est en effet solide comme de l’acier, et plus résistante que le Kevlar, pour une densité proche de celle du coton ! En fait, la fibre de soie d’araignée est constituée de deux composants : l’un cristallin et organisé (représentant environ 20% de la fibre) et l’autre amorphe, constitué de peptides longs et désorganisés.

spider1

Comme ces deux composants sont intriqués, la fibre est à la fois élastique (grâce aux composants amorphes), et solide grâce à la répartition des cristaux. Je ne rentre pas dans le détail, vous pourrez lire tout cela dans cet article du Biophysical Journal (bon courage).

Cette compréhension des mécanismes de résistance de la soie d’araignée permet d’imaginer la meilleure manière de l’améliorer, puisqu’il est aujourd’hui possible de créer de la soie génétiquement modifiée, ou en tout cas de la produire en utilisant des techniques de manipulation moléculaire.

En ce qui concerne l’amélioration recherchée, l’idée est de faire en sorte que les composants cristallins et amorphes soient alternés dans la fibre sous forme de disques empilés – plusieurs modélisations ont en effet montré qu’en ce cas, les propriétés de la soie étaient considérablement améliorées.

spider4

C’est ce qu’a fait le laboratoire américain Kraig Biocraft Laboratories Inc., basé dans le Michigan, en créant un nouveau produit baptisé DragonSilk. Cette « super-soie d’araignée » est produite par des vers à soie, modifiés génétiquement en ayant reçu des gènes d’araignée (pour la petite histoire, il n’est pas possible de faire produire la soie à des colonies d’araignées, car elles se dévoreraient entre elles…). Il s’agit donc d’injecter un vecteur moléculaire construit par le laboratoire dans les œufs de vers à soie, permettant la production de ce nouveau produit. Pour les irréductibles lecteurs d’articles scientifiques, en voici un autre, issu du prestigieux journal PNAS, qui explique le principe.

spider5

La nouvelle soie possède des caractéristiques intermédiaires par rapport à la fois à la soie d’araignée, et à la soie normale produite par les vers à soie. Elle est bien plus solide que cette dernière et possède bien plus d’élasticité que le Kevlar (40% contre 3%) pour la moitié de la résistance de ce dernier, ce qui n’est déjà pas mal du tout. Du coup, bien que moins solide, un tissu fabriqué à partir du DragonSilk serait bien plus capable d’absorber l’énergie que le Kevlar. C’est là que l’US Army entre en jeu.

spider3

L’armée américaine a en effet passé un petit contrat de 1M$ au laboratoire, pour concevoir, produire et déployer des tissus à base de DragonSilk afin de protéger les combattants. Pour être précis, en l’occurrence, afin de protéger les parties les plus… intimes des fantassins. Car selon les chiffres divulgués, entre 2001 et 2013, 1378 soldats américains ayant servi en Irak et en Afghanistan auraient subi des blessures des organes génitaux, en particulier dues à des IED, et parmi ces 1378 blessures, 65 auraient mené à des… amputations (ouille…).

spider6

Les premiers échantillons ont été livrés par Kraig Biocraft à l’US Army, et des tests de protection balistique devraient avoir lieu très prochainement. La société a en effet reçu ce mois-ci des fonds supplémentaire pour poursuivre ses recherches…sensibles.

Vous trouverez le dernier numéro de « Spider Sense », le magazine de Kraig Biocraft, ici