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Doper le cerveau des pilotes de drone par stimulation électrique

Publié: 14 novembre 2017 dans Aéronautique, Non classé, Santé et médecine militaire
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Dans le contexte de l’augmentation des capacités du soldat, on parle beaucoup de l’utilisation de substances pharmacologiques permettant de stimuler l’endurance ou la concentration. Cela pose évidemment de nombreux problèmes éthiques (une préoccupation que nos pays partagent, au passage, ces barrières morales sont sans doute inexistantes pour nos ennemis, voire certains de nos alliés). Mais d’autres voies sont à l’étude, et notamment une technique appelée stimulation électrique transcrânienne directe.

Cette technique a été étudiée depuis de nombreuses années, dans le cadre de la recherche de solutions à la surcharge cognitive ou surcharge informationnelle. Pour faire simple, durant des opérations militaires complexes ou de haute intensité, les opérateurs sont supposés effectuer plusieurs tâches simultanées dans un contexte de stress, et en traitant des masses importantes d’information. Arrive un point où le cerveau, en surcharge, « décroche », et n’est plus capable de traiter les nouvelles informations qui lui parviennent.

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Pour pallier ce léger inconvénient (!) plusieurs solutions ont été expérimentées, comme – on le disait plus haut – l’administration de substances comme la ritaline, avec des effets secondaires massifs (en gros, cette drogue qui est utilisée pour traiter les symptômes d’hyperactivité et de déficit de l’attention, provoque une dépendance analogue à la cocaïne). La recherche s’est donc orientée vers d’autres voies, en particulier la stimulation électrique du cortex préfrontal, appelée stimulation électrique transcrânienne (en anglais, TCDS pour transcranial direct current stimulation). Les premières expérimentations ont été réalisées en 2016 par les chercheurs de l’US Air Force et de Wright State University (WSU), et ont été publiées dans cet article.

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L’idée est de stimuler à l’aide d’électrodes placées sur le crâne la région correspondant au cortex préfrontal gauche, une zone siège de l’attention, de la planification, de la mémoire de travail et du raisonnement. Un courant de 2mA est appliqué pendant une durée allant de 10 à 35 minutes. Lors des premières expérimentations (utilisant un test attentionnel appelé Multi-Attribute Task Battery (MATB) développé par la NASA – voir image ci-dessous), un groupe ayant reçu la TCDS a très nettement surpassé le groupe témoin.

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Visiblement, le procédé permet au cerveau de stocker plus efficacement les données en mémoire de travail, permettant au sujet de se concentrer sur les nouvelles informations au lieu de constamment passer en revue l’ensemble des signaux de l’environnement. Une étude publiée en 2013 avait montré des effets analogues sur la concentration et la performance d’analystes chargés d’étudier des images de type SAR (Synthetic Aperture Radar) – voir cette référence.

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Si dans cette première étude les chercheurs ont utilisé un système de stimulation baptisé MagStim NeuroConn DC Stimulator – ci-dessus – des expérimentations plus opérationnelles ont également été engagées, notamment auprès des forces spéciales (team six) ou des pilotes de drone. Car ces derniers sont soumis à des tâches longues, fatigantes, stressantes, à un point tel que l’armée américaine a décidé de diviser par deux le nombre de missions planifiées par an, afin d’éviter un « burn-out » de ses pilotes.  Dans ce cas précis, certaines études montrent que la concentration des pilotes peut être maintenue pendant 20h en appliquant la TCDS, alors qu’un groupe test montre déjà des signes de baisse de l’attention au bout de 20 minutes.

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Ces nouvelles expérimentations utilisent un autre type de stimulateur construit par la société Halo Neuroscience – ci-dessus – un casque muni de piques de silicone, enduites d’une solution saline, et capable de stimuler (sans doute moins précisément que dans l’étude de la WSU) le cortex préfrontal. L’armée américaine espère que ce nouveau facteur de forme permettra – si l’expérimentation est concluante – d’utiliser la TCDS « in situ », éventuellement sur un pilote de chasse en situation de pilotage. Pour l’instant, il convient encore d’être prudent, et de valider les effets à long terme – positifs ou négatifs – d’un tel procédé.

Un système d’aérolargage intelligent utilisant la vision artificielle

Publié: 22 janvier 2016 dans Aéronautique, Informatique et IA, Non classé
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Le largage de précision a pour objectif de livrer par parachute de l’équipement, des colis, des munitions, à une hauteur variant entre 125m (400 pieds) et 7600m (25 000 pieds environ) d’altitude, en fonction de la méthode choisie : utilisation de la gravité, ou éjection de la charge dans le second cas. Il a pour objectif de renforcer la logistique de théâtre, de ravitailler des garnisons ou des unités isolées en environnement hostile.

Mais au-delà de l’éjection, un second problème consiste à atterrir avec précision à l’emplacement visé (en particulier lorsque l’aérolargage est effectué au profit des Forces Spéciales). En ce cas, des parachutes guidés de type « aile » (parafoils) peuvent être utilisés, et pour permettre un guidage optimal, des solutions de « parachute intelligent » ont été développées.

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Le plus connu est le système américain JPADS, pour « joint precision airdrop system », en service depuis 2006 en Afghanistan. Il s’agit d’une famille comprenant principalement 4 systèmes autonomes, guidés grâce à un GPS couplé à des servomoteurs directement reliés aux suspentes, et largués à des altitudes allant jusqu’à 25 000 pieds. Ils permettent de guider une charge au sol, avec une précision de l’ordre de 50 mètres. D’autres solutions du même type existent comme le Paralander développé par Cassidian, le DragonFly, l’Onyx ou des solutions de type parafoils motorisés.

Mais le GPS est susceptible d’être brouillé ou perturbé soit par des systèmes de guerre électronique, soit même par des solutions bon marché et compactes, accessibles au grand public. Pour contrer cette menace, les développeurs du JPADS l’ont doté d’un nouveau système de guidage qui utilise la vision artificielle.

L’idée est ainsi de munir le système de guidage d’un boitier AGU (aerial guidance unit) muni d’une caméra qui regarde le sol, et compare l’image optique avec une imagerie satellitaire entrée en préparation de mission dans la base de données de l’AGU. En lieu et place du GPS, le système utilise des indices visuels pour réaligner le guidage en fonction des données optiques recueillies.

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Evidemment, en cas de largage nocturne, ou de couche nuageuse importante, la solution se révèle limitée. L’US Army (Army’s Natick Soldier Research, Development and Engineering Center ou NSRDEC) travaille donc aujourd’hui avec la société Draper, conceptrice du JPADS, pour surmonter ces difficultés, en utilisant des capteurs infrarouges, ou en utilisant une combinaison de systèmes de guidage visuels/GPS.

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Les premiers tests réalisés (photos ci-dessus) ont néanmoins permis de confirmer l’intérêt de l’approche, avec une précision satisfaisante de largage, alors qu’aucune donnée GPS (et en particulier pas de données sur la position initiale de l’avion) n’a été utilisée. La même approche, si elle se révèle suffisamment robuste, pourrait être à terme utilisée pour le guidage de drones, ou le largage HALO (haute altitude, basse ouverture) de chuteurs opérationnels.