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Nos ennemis savent aujourd’hui user et abuser de la communication visuelle. En publiant sur Internet des photos et des vidéos, ils nourrissent les bases de données des agences de sécurité du monde entier. Les images du terrain (photographies, images provenant du contrôle de personnes, renseignement d’origine image, saisie de matériel informatique ou de smartphones lors de perquisitions ou d’opérations spéciales…) contribuent également à ce déluge de données au sein desquelles trouver l’information pertinente revient à chercher une aiguille dans un super tanker rempli de bottes de foin. Comment naviguer dans ces immenses bases de données visuelles ? Comment présenter à l’opérateur les séquences pertinentes ?

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Répondre à ces questions, c’est le but du programme VMR – pour Visual Media Reasoning – de la DARPA (US Defense Advanced Research Projects Agency). Ce programme a pour objectif d’utiliser des technologies d’Intelligence Artificielle afin de permettre à un opérateur humain en possession d’une image pertinente d’en tirer toutes les informations possibles. L’idée est ainsi de lui permettre de poser des questions naturelles comme : « qui est cet individu ? », ou encore « où se situe ce bâtiment ? ». La vidéo (très sibylline) ci-après présente le concept.

http://www.youtube.com/watch?v=ReynwgFGmxI

Il est aujourd’hui illusoire de penser répondre automatiquement à de telles questions – l’analyse visuelle par un opérateur humain reste incontournable. Mais le système VMR permet d’en augmenter significativement les performances, en procédant d’une part à une première analyse automatique par des algorithmes de vision artificielle, et de présenter les résultats de cette première analyse par le biais d’une interface « intelligente ».

Dans l’image ci-dessous, l’interface VMR développée conjointement avec le laboratoire US Army Research Laboratory, présente à l’analyste un paysage visuel constitué de toutes les images répondant potentiellement à une question posée, organisées par groupes ou clusters dont la taille et la position correspondent à des attributs spécifiques. Plutôt que d’utiliser une arborescence de menus, l’opérateurs peut donc zoomer dans l’interface, à la manière de Google Maps, pour décider d’examiner ou d’extraire une image d’un groupe, et de la stocker pour une analyse ultérieure, ou de l’insérer dans un autre groupe. L’interface réorganise alors automatiquement les images, en fonction des actions de l’opérateur.

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L’intelligence artificielle est cachée : elle est utilisée en amont pour sélectionner les images pertinentes, et pour générer les diagrammes et groupes permettant de les rassembler. L’interface, quant à elle, facilite les actions de l’analyste en lui présentant une organisation visuelle cohérente, lui permettant de se concentrer sur des caractéristiques particulières comme la localisation ou la date de prise de vue. L’innovation est aussi dans le design de l’interface « Flat-Design », indiquant que toute l’information est présentée sur une seule « couche », sans avoir à rechercher dans des menus. Il s’agit d’un concept emprunté au grand public, et que l’on peut voir par exemple dans l’application Photo d’Apple.

La DARPA reste discrète sur les algorithmes de vision artificielle utilisés en amont – elle communique en revanche plus facilement sur l’interface VMR, qui, selon elle, constitue une véritable innovation dans le domaine, et repose sur l’observation que le cerveau humain est apte à analyser des images en grande quantité, sans faire appel à des fonctions de raisonnement de haut niveau. Une interface pour le cortex temporal inférieur, en somme…

 

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Il s’appelle XSTAT 30 Rapid Hemostasis System, et le département FDA (Food & Drugs Administration) américain vient d’autoriser son utilisation par le grand public. Il s’agit d’un petit engin ingénieux destiné à stopper une hémorragie causée par une blessure par arme à feu, lorsqu’un pansement compressif ou un tourniquet ne peuvent être appliqués.

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Il s’agit d’une pompe capable « d’injecter » des éponges médicales expansibles, chacune de la taille d’une pastille, au sein de la blessure. Chacune de ces pastilles est capable d’absorber environ 500cm3 de sang, et possède de plus un radiomarqueur permettant de la localiser visuellement par radiographie (histoire de ne pas en oublier dans la blessure…). La pastille possède une durée d’efficacité de 4h environ.

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Développé initialement  par la société REVMEDX pour l’armée américaine, le système est capable d’arrêter un saignement en moins de 15 secondes. Evidemment, il ne s’agit que d’un moyen d’urgence et de dernier recours (pomper des éponges dans des blessures n’est pas toujours très recommandé), mais lorsque l’on sait qu’entre 30% et 55% des décès par hémorragie se produisent avant que la victime ne parvienne à un hôpital ou centre avancé de soins, on comprend que la FDA ait autorisé son emploi pour le grand public.

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D’autres approches existent. J’ai déjà mentionné dans ce blog le « quickclot », des microparticules propulsées par gaz, mais pas le « veti-gel » ( !), une invention d’un étudiant qui avait remporté en 2011 le concours polytechnique organisé par l’Université de New York. En l’occurrence, il s’agit d’un gel médical à base de polymères pouvant se solidifier instantanément dans une blessure, afin de stopper le saignement. La DARPA américaine examine en ce moment son utilisation possible sur le champ de bataille. Joe Landolina, l’étudiant en question, a créé sa propre société, Suneris Inc., afin de commercialiser cette invention, aujourd’hui uniquement utilisée par les vétérinaires. L’application humaine, baptisée Traumagel, est en cours d’évaluation clinique, et la FDA n’a pour l’instant pas encore rendu son verdict.

Deux concepts différents pour un même objectif, hélas d’actualité, qu’il s’agisse du champ de bataille ou de l’équipement de primo-intervenants dans un contexte civil et grand public.

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Décidément, alors que sort la bande-annonce du futur opus de StarWars, le laser n’a jamais été aussi présent dans le domaine de l’innovation technologique de défense. Oublions les canons lasers pour détruire les drones (quoique) précédemment décrits dans ce blog, je reviens cette semaine sur deux informations provenant, comme à l’habitude, d’outre-Atlantique.

En premier lieu, l’US Army  (AMRDEC : U.S. Army Aviation and Missile Research Development and Engineering Center) et l’US Air Force (Air Combat Command et Redstone Test Center) ont annoncé un partenariat en vue de développer des véhicules type MRAP – Mine Resistant Ambush Protected – résistants aux mines et engins explosifs improvisés, dotés d’armes laser de déminage. L’idée est ainsi d’intégrer un Laser développé par l’Air Force (Zeus III) sur un MRAP de type Cougar (voir ci-dessous), afin de faire détoner à distance des bombes enterrées à 300m de distance.

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La problématique se pose typiquement dans le cas du « nettoyage » de pistes d’atterrissages minées, ou contaminées par des explosifs artisanaux, ou par des bombes non explosées. Avec l’engin baptisé RADBO (Recovery of Airbase Denied by Ordinance), il devient possible d’accélérer le nettoyage de telles zones. Pour ce faire, le RADBO dispose de deux alternateurs afin de procurer une intensité de 1100 ampères, suffisante pour faire fonctionner le laser. Ce dernier est placé sur un bras manipulateur permettant à l’équipage de manier le laser en restant à l’abri dans le véhicule. Une décharge du laser est capable de faire détoner 25 kg d’explosif.

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Le prototype ayant été jugé efficace, une première commande de 14 RADBO a été engagée.

La seconde annonce a été quant à elle réalisée par l’US Air Force, qui annonce vouloir déployer des armes laser sur l’ensemble de ses avions de combat d’ici…2020. Ces « pods à énergie dirigée » permettraient de neutraliser des missiles, des drones, et, ne nous en cachons pas, d’autres avions.

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Un premier candidat a été développé par la société General Atomics (connue pour ses drones PREDATOR et REAPER). Il s’agit du laser HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System), un laser de 150kW miniaturisé (moins de 5kg par kW, pour un volume de 3m cubes). Il s’agit d’un laser dit liquide, car à la différence des autres lasers utilisant des milieux solides, le faisceau passe à travers des couches de céramique baignées dans un liquide refroidissant circulant rapidement. Cela permet d’éviter le principal problème des lasers solides : la surchauffe qui oblige à tirer des impulsions laser. Le laser liquide permet quant à lui de générer des faisceaux continus sans surchauffe. La technologie précise est gardée confidentielle : General Atomics parle de « ThinZag Ceramic solid-state laser technology » (comprenne qui pourra).

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Une ambition certaine, mais qui pourrait connaître des décalages, car la DARPA n’envisage pas la généralisation de ces technologies avant…2030. Pour la sortie du 12e épisode de StarWars , sans doute…

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La DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency pour ceux qui ne sont pas familiers de ce blog) vient d’expérimenter un prototype de train d’atterrissage robotisé destiné à permettre à un hélicoptère de se poser sur un terrain irrégulier.

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Ce train d’atterrissage est constitué de quatre « jambes » articulées et repliables, munies chacune de capteurs de contact capables de mesurer la force exercée sur le membre. Lorsque ce dernier touche le terrain, le système robotisé asservi a pour mission de faire en sorte que l’hélicoptère reste à l’horizontale, et que le rotor ne soit pas incliné pour ne pas risquer de toucher le terrain. Evidemment, c’est au pilote de juger si le terrain choisi ne pose pas un problème insoluble au système, en cas de dévers trop important, par exemple (en l’occurrence, les pentes considérées ne doivent pas dépasser 20 degrés).

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Ce train robotisé permet également d’optimiser l’amortissement lors de l’atterrissage. Enfin, l’utilisation dans le cadre d’appontage sur des navires par forte houle est directement envisagée. Le concept du train d’atterrissage robotisé est présenté dans la vidéo ci-après.

L’hélicoptère lui-même ne nécessite pas d’autre modification – mais pour en être certain, la DARPA a préféré utiliser un hélicoptère radiocommandé lors des essais (!). Le prototype a été développé dans le cadre du projet baptisé MAR pour Mission Adaptive Rotor – le système est en cours de développement, ce dernier étant assuré par l’université Georgia Tech.

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Il y a un an, la DARPA (encore elle, mais c’est normal compte tenu des sujets de ce blog) avait lancé un appel à idées portant sur le concept d’emploi de drones aérotransportés. Aujourd’hui, suite à cette consultation, elle lance le programme GREMLINS : un essaim de drones miniatures coordonnés, largués depuis un bombardier ou un avion de transport, et récupérables une fois la mission réalisée.

L’idée de drones opérationnels en essaim n’est pas nouvelle – en revanche, c’est la première fois qu’un programme opérationnel fondé sur un tel concept est lancé, avec des ambitions importantes. En effet, chaque drone Gremlin doit être capable d’accomplir une vingtaine de missions, avec un temps de remise en condition ne dépassant pas 24h. Il s’agit de drones capables d’effectuer des missions de combat.

La difficulté technologique réside dans la coordination entre les différents drones, qui devront opérer ensemble lors de missions sensibles, comme une attaque coordonnée avec un essaim de drones précédant un ou plusieurs chasseurs, et réalisant des missions de reconnaissance, de brouillage ou d’attaque.

http://www.youtube.com/watch?v=_lVHW0jfq-s

Le concept opérationnel pourrait ainsi être d’utiliser des drones projetés en avant du dispositif, afin de détecter une menace, de fournir un ciblage à d’autres acteurs (bombardiers, ou même un autre essaim), ou une capacité de guerre électronique déportée. L’idée est également de saturer les défenses adverses par le nombre d’engins. Enfin, il s’agit également de protéger les appareils de plus grande valeur au centre du dispositif d’attaque.

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Pour réaliser une telle coordination, une technologie d’intelligence artificielle doit être développée et validée opérationnellement.  C’est sans doute là la principale difficulté de ce programme ambitieux, et la raison pour laquelle la DARPA organise le 24 septembre prochain une journée dédiée au sujet.

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Encore un nouveau programme impressionnant à la DARPA. Le projet Phoenix avait déjà permis de montrer la faisabilité du recours à la robotique en orbite pour maintenir, réparer ou assembler des satellites. La video ci-dessous présente le principe du projet.

Mais la DARPA (on rappelle : Defense Advanced Research Projects Agency) américaine veut aller plus loin, avec le projet Dragonfly, récemment attribué à la société Loral / Space Systems. Il s’agit cette fois-ci de concevoir des satellites capables de s’auto-assembler en orbite, après avoir été amenés à bord d’un véhicule spatial de transport.

L’idée est à la fois de maîtriser les coûts de maintenance et de réparation, mais également de permettre d’acheminer des systèmes trop volumineux pour être transportés assemblés par un véhicule spatial classique, comme des paraboles radio HF. Ces systèmes seront acheminés en pièces détachées, et assemblés en orbite par des robots.

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Le programme se fera en collaboration avec la NASA, et comporte une première phase de 5 mois amenant au développement d’une démonstration de faisabilité au sol, avant d’engager des essais en vol.

Ce projet se rapproche d’un programme conduit par les sociétés Nanoracks et Made in Space, visant à utiliser des capacités d’impression 3D déployables en orbite. Les sociétés ont déjà proposé de développer des satellites à façon via des technologies d’impression 3D. L’étape suivante consiste à proposer un service appelé « Stash and Deploy », afin de construire des composants satellitaires en orbite basse.

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Des initiatives se multiplient dans le domaine, avec en ligne de mire une réduction des coûts (déjà bien engagée si l’on regarde les offres de sociétés comme SpaceX), une simplification de la maintenance, et une augmentation de la complexité des systèmes déployables en orbite.

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C’est la finale du grand concours de robotique de la DARPA, à Pomona, en Californie, dans lequel 24 équipes de roboticiens s’affrontent. Le concours est complexe, puisque chaque robot est jugé sur sa capacité à effectuer les tâches suivantes:

  • conduire un véhicule ;
  • en sortir ;
  • ouvrir une porte avec une poignée ;
  • rechercher une vanne qui fuit et la fermer ;
  • percer un panneau de béton à l’aide d’un outil ;
  • se déplacer sur un terrain encombré d’obstacles ;
  • monter des escaliers

A ces épreuves s’ajoute une épreuve surprise. Cette année, le thème est le secours en cas de catastrophe naturelle ou industrielle, et les robots sont jugés sur leur capacité à jouer le rôle de sauveteurs dans un environnement forcément complexe.

L’image montre le robot TROOPER de l’équipe du même nom, mais pour l’instant, c’est l’équipe TARTAN RESCUE de l’université Carnegie Mellon de Pittsburgh, avec son robot CHIMP (CMU Highly Intelligent Mobile Platform) qui semble mener le concours. En prime, le robot Chimp ci-dessous:

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Cette réplique extraite du film « Wargames » de John Badham pourrait fort bien s’appliquer au studio de jeux Verigames. Verigames comme « verification games ». Un studio de jeu subventionné par… la DARPA. Explication.

L’identification de failles de sécurité dans les logiciels est un enjeu majeur, qui nécessite de vérifier formellement des dizaines de millions de lignes de code pour chaque logiciel critique.  La DARPA s’est donc posé la question de savoir comment recruter des milliers de volontaires pour l’aider. Et la solution est simple : transformer une tâche fastidieuse de cybersécurité en un jeu !

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Au travers du programme Crowd Sourced Formal Verification (CSFV), la DARPA a donc financé un portail de jeu dont chaque titre contient des énigmes. Lorsque le joueur parvient à en résoudre une pour passer au niveau supérieur, il génère – sans le savoir – des annotations et des vérifications de preuves mathématiques pour prouver l’absence de failles dans des programmes C ou JAVA. Le portail est accessible ici.

Des titres comme Stormbound ou Xylem servent donc à identifier des parties de code potentiellement dangereuses ou vulnérables, et permettent aux analystes de la DARPA de se consacrer en priorité à ces menaces, plutôt que de devoir vérifier l’intégralité du code.  Les jeux sont gratuits, mais réservés au plus de 18 ans non en raison de leur contenu, mais parce que les joueurs sont considérés comme « travailleurs volontaires ».

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Une excellente innovation en cybersécurité, qui permet d’accélérer considérablement la vérification de logiciels open source ou sur étagères, susceptibles d’être utilisés dans des systèmes gouvernementaux (c’est en tout cas l’objet de la campagne). Et un modèle dont, encore une fois, la France pourrait s’inspirer compte tenu de ses atouts à la fois en mathématiques, en termes de créativité en jeu vidéo, et par le nombre de communautés qu’elle héberge dans le domaine des loisirs numériques.

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Skunkworks, vous connaissez sûrement : c’est ce département célèbre de Lockheed Martin dont le nom officiel est Advanced Development Programs (ADP), responsable du développement d’avions mythiques tel que le SR71 Blackbird, ou le F117.

Ce département (littéralement « l’atelier du putois ») est caractérisé par une grande autonomie au sein de sa maison-mère ; en soi, le concept et l’histoire de Skunkworks mériteront un article. Mais aujourd’hui, nous nous intéressons au dernier né de « l’atelier », le ARES VTOL.

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Le point de départ est encore une fois la DARPA, qui a lancé en 2009 le programme Transformer (TX) afin de trouver une alternative aux hélicoptères pour le transport de troupes sur le théâtre d’opérations. L’idée est de trouver un véhicule moins sensible aux menaces d’embuscade, et surtout très versatile, et capable de transporter rapidement de petits groupes de combat à différentes localisations sur le champ de bataille.

Au sein de TX, le nom de code du projet est ARES : Aerial Reconfigurable Embedded System, un véhicule aérien reconfigurable, multi-missions et destiné à l’infanterie et aux troupes de marine. Le véhicule est dit High-Speed VTOL : haute vitesse et décollage/atterrissage vertical (Vertical Take-Off & Landing).

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En 2010, Skunkworks s’est associé avec les sociétés Piasecki Aircraft Corporation et Ricardo, Inc. pour développer l’engin dont une version ARES VTOL a été présentée. Il s’agit d’un concept innovant qui repose sur l’utilisation d’un drone à hélices carénées capable d’emporter une charge utile modulaire, et comportant un segment sol dédié. Les modules sont interchangeables, et vont d’un module de transport de personnel à des charges utiles de type cargo, senseurs, ou modules MEDEVAC d’évacuation médicale. D’autres modules peuvent également transformer ARES en un UCAV (drone de combat) ou un système de transport de blindés.

Voici une vidéo présentant le concept:

La zone d’atterrissage nécessaire pour ARES VTOL représente une surface moitié moins importante que la zone nécessaire pour un hélicoptère de combat. La taille du système lui permet également d’être transporté par moyens aériens (C 130). Les hélices sont carénées pour procurer une certaine sécurité vis-à-vis des troupes au sol, et orientables horizontalement permettant au véhicule d’avoir des vitesses de transit importantes. C’est d’ailleurs Franck Piasecki qui, en 1950, avait inventé le dual rotor pour les hélicoptères.

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Une autre contrainte était, pour le vecteur, d’être transportable par route, sur une route normale. Enfin, le rayon d’action minimal du système est de 450 km.

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Les premiers testeurs du système sont l’US Marine Corps, l’US Army et l’US SOCOM (commandement des forces spéciales). Le prototype doit voler en 2015. Reste, outre les performances, à connaître l’équation économique du système, et son concept d’insertion au sein d’un environnement complexe, notamment dans une bulle opérationnelle aéroterrestre déjà fortement saturée.

Images (c) DARPA, Lockheed Martin

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Le salon SOFINS était l’occasion de voir un nombre impressionnant de munitions de tous calibres – le stand RUAG, par exemple, montrait une variété époustouflante de munitions de 9mm – toutes les variantes étant utiles pour le travail des Forces Spéciales.

Mais il existe un projet encore plus impressionnant, conduit (devinez ?) par …la DARPA. Baptisé EXACTO, il s’agit d’un « mini-missile » capable de modifier son parcours en temps réel.

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EXACTO signifie « Extreme Accuracy Tasked Ordnance” et correspond à une munition de calibre 12.7mm et longue de 10cm, destinée à un fusil de haute précision pour les tireurs d’élite. Le programme de 25M$, conduit par Lockheed Martin et la société Teledyne Scientific & Imaging, a débuté en 2008. Le principe consiste à concevoir une munition capable, dans une certaine mesure, de changer sa trajectoire et de compenser des conditions difficiles (mouvement, température, pression, vent…) pour atteindre sa cible à coup sûr.

La munition utilise un système de guidage optique en temps réel – le principe de fonctionnement en lui-même faisant l’objet d’une classification secret défense. De la même manière, très peu d’information a filtré sur la façon dont la balle est capable d’altérer sa trajectoire durant le temps de vol (aéro-actuation). Dans le cas d’une technologie concurrente développée par  les Sandia National Laboratories, des micro-ailerons jouent le rôle d’actuateurs en temps réel pour modifier la trajectoire de la balle en fonction du guidage optique (photo ci-dessous).

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EXACTO pourrait utiliser une technologie similaire sauf qu’aucun aileron saillant n’est visible. La balle en elle-même contiendrait un calculateur 8-bits.

Une vidéo d’essai filmé a été rendue publique:

Cette technologie (détection d’image) semble plus réaliste que celle examinée par les Sandia Labs, consistant à guider la balle via un illuminateur Laser et à disposer d’une arme spécifique, ce qui pose notamment le problème de la diffraction (par exemple en cas de brouillard) ou du brouillage du laser. Dans le cas d’EXACTO, le tireur voit la cible via un système de désignation monté sur l’arme, et qui communique avec la balle, laquelle est ensuite capable de conserver cette identification optique comme point d’impact final.

Si la démonstration est impressionnante,  la R&D n’est pas achevée pour autant : la prochaine phase du projet  vise à optimiser la technologie, en permettant notamment l’utilisation de nuit. L’objectif est d’atteindre une cible située à 2km du tireur.