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CONF #7 : Aéronautique, spatial et IA : comment l'IA devient réalité chez Airbus

Mis à jour : févr. 8

Romaric Redon, head advisor on artificial intelligence technologies pour

Airbus était l’invité du webinaire organisé par Toulouse is AI et Aerospace

Valley le 27 janvier 2021. Responsable de la feuille de route IA du constructeur

aéronautique et spatial, nommé « fast track leader » par la CTO Grazia Vittadini,

il est chargé d’accélérer l’intelligence artificielle au sein d’Airbus. Il a évoqué

les enjeux que constituent l’automatisation des tâches de perception et de

prise de décisions pour les différents métiers du groupe et présenté – vidéos à

l’appui – les plus récentes applications basées sur le big data, le cloud et l’IA.

Évoquant la question des applications critiques, Romaric Redon a présenté la

stratégie de recherche d’Airbus en matière d’IA certifiable et d’IA de confiance.

Pourquoi utiliser l’AI dans l’aéronautique et le spatial ?

Airbus travaille depuis longtemps avec les technologies d’intelligence artificielle

symboliques mais depuis quelques années, on assiste vraiment à une amélioration

de la performance de l’IA liée essentiellement à l’apport des approches orientées

données.

Grâce à elles nous avons dépassé le stade des applications pilotes avec des

déploiements opérationnels à grande échelle dans certains domaines d’applications

tels que la maintenance prédictive, l’extraction d’information dans les images

satellites et plus généralement le renseignement. Les succès actuels sont liés à

l’assistance et l’automatisation de tâches de perception (traitement d’image,

traitement du langage naturel, analyse des séries temporelles), de prédiction et de

prise de décisions (planification et ordonnancement des tâches). Ces trois piliers -

perception, prédiction, décisions- sont basées sur le traitement des données. Pour

les tâches de perception, les approches orientées données donnent actuellement le

meilleur niveau de performance, mais concernant les prises de décision on utilise

encore beaucoup l’approche symbolique. Notre objectif est de coupler ces 3

domaines -perception, prédiction, décision- pour aller vers plus d’autonomie pour nos

plateformes et implémenter ce qu’on appelle la boucle OODA (Oriente, Observe,

Decide and Act) avec la problématique d’intégrer l’IA dans le cadre d’une architecture

complexe.


Quels sont les usages actuels de l’intelligence artificielle chez Airbus ?

On peut distinguer différents usages en fonction du type de données. À partird’images et de vidéos satellites, on fait du traitement d’images (computer vision) dans une logique de suivi d’objets et de détection de défauts dans des processus d’inspection visuelle. Avec les données issues de capteurs, on va analyser des séries temporelles et faire de la détection d’anomalies, notamment pour le fonctionnement de systèmes à bord de nos avions et satellites ainsi que sur nos systèmes de production. La troisième catégorie de données concerne le texte et potentiellement la voix grâce au natural language understanding (traitement du langage naturel) qui peut améliorer les échanges entre les pilotes et les contrôleurs aériens. On peut ainsi assister des tâches de prédiction, c’est-à-dire qu’à partir de données on va aussi prédire comment cet environnement va évoluer. Pour ce qui concerne l’aide à la décision, de nombreuses applications concernent la planification des tâches dans le manufacturing, dans le processus de production, et dans la planification des vols.


Pour bien comprendre les utilisations actuelles l’IA chez Airbus, vous citez deux plateformes digitales qui s’appuient sur le big data, le cloud et l’intelligence artificielle.

Oui OneAtlas est destinée à l’exploitation des images satellites et SkyWise sert au traitement des données issues des avions commerciaux. Ces plateformes partagent un socle technologique identique en termes de technologie big data et d’utilisation du cloud public et privé. OneAtlas, avec la solution EarthMonitor -développée en partenariat avec Orbital Insight- permet d’extraire de l’information à partir d’images satellites en suivant l’évolution d’une zone géographique. Airbus travaille avec de nombreux partenaires pour développer des applications par rapport à différents marchés basés sur l’imagerie satellite. La plateforme SkyWise vise elle à améliorer l’efficacité opérationnelle des compagnies aériennes en collectant l’ensemble des paramètres d’une flotte d’avions. Nous sommes ainsi capables de récupérer des données sur plus de 9000 avions opérés par plus de 130 compagnies aériennes avec des applications de maintenance prédictive et ainsi anticiper les pannes, optimiser les plans de vol des avions ainsi que la quantité de carburant nécessaire. Ces applications sont génératrices des gains importants pour les compagnies.


Qui peut accéder à ces plateformes ?

Ce sont les compagnies aériennes qui deviennent clientes de la plateforme et qui partagent avec nous leurs données dans le cadre d’un système de gouvernance des données spécifique qui leur permet de bénéficier d’une aide pour l’exploitation de leur flotte sans fournir les données de leur exploitation aux autres compagnies. Airbus travaille également en partenariat avec tout un écosystème de startups qui vont s’emparer des images satellites pour les valoriser à destiner de leurs marchés. Régulièrement Airbus Defense and Space organise le Global Earth Observation Challenge qui permet aux startups de trouver de nouvelles idées commerciales basées sur les données satellites.


L’IA est intervenue également dans un nombre de premières mondiales réalisées récemment par Airbus ?

Oui et celles-ci préparent la capacité d’utiliser l’IA à bord des avions. En juin 2020, après un programme d'essais en vol de près de deux ans, Airbus a réussi à rendre autonomes le roulage, le décollage et l'atterrissage d'un A350 en utilisant la technologie de reconnaissance d'images embarquées. Deux pilotes étaient dans le cockpit mais pour le décollage par exemple c’est l’algorithme qui détecte l’axe de la piste, contrôle l’avion pour le maintenir sur un bon alignement puis déclenche le mini-manche ; le pilote n’a pas d’action. L’objectif est de minimiser la charge des pilotes tout en améliorant la sécurité et cela participe à une progression vers des cockpits où l’on n’aurait qu’un seul pilote parce que l’on aurait réussi à diminuer la charge de travail nécessaire.


A quelle échéance l’IA sera-t-elle véritablement à bord des appareils ?

Ce qu’il faut comprendre c’est qu’on ne passe pas directement d’un scénario sans IA à un scénario automatique. Les choses se font via une approche incrémentale. Airbus a des projets de recherche visant à développer des nouveaux cockpits qui seront progressivement opérables par un seul pilote. Ce sont des projets de recherche qui pourraient passer en phase de développements dans les prochaines décennies en fonction des résultats obtenus et des attentes du marché.


L’IA est aussi utilisée pour des opérations de ravitaillement automatique en vol ?

C’est une autre première mondiale réalisée en 2017 et qui concerne le ravitaillement des avions de chasse. La perche de ravitaillement habituellement déployée par un opérateur l’a été par un système automatisé qui utilise des algorithmes de traitement d’images pour détecter le contour de l’avion et donc le réceptacle où la perche doit être introduite. Le contact entre l’avion ravitailleur et l’avion de chasse est réalisé de façon autonome. Ce système fonctionne aussi dans des conditions difficiles comme lors du soleil couchant avec les reflets du soleil ou encore la nuit . L’intérêt de ce système c’est d’assister l’opérateur, qui manie cette perche, de réduire sa charge tout en améliorant la sécurité et le temps de transfert, puisque le temps de transfert est critique, surtout sur les théâtres d’opérations.


Un assistant virtuel a été expérimenté dans l’espace à bord de l’ISS. De quoi s’agit-il ?

Airbus a participé à la conception d’un assistant virtuel qui met en œuvre des technologies de traitement du langage naturel. CIMON (Crew interactive Companion) est conçu pour épauler les astronautes dans leurs travaux et améliorer les connaissances sur les interactions homme-machine. La plateforme a été testée dans des vols 0G puis envoyée à bord de l’ISS en décembre 2019 pour assister Alexander Gerst. C’est une autre application intéressante qui est envisagée non seulement pour aider les astronautes à réaliser des tâches complexes, mais aussi à l’avenir pour leur servir de compagnon lors de missions lointaines.


Au-delà des applications actuelles affectées à des tâches au sol, il y a la question des applications critiques et leur utilisation à bord. Quels sont les défis scientifiques et technologiques ?

On est relativement matures sur l’utilisation de l’IA pour des applications non critiques, mais on se prépare à des utilisations critiques et on a déjà des démonstrateurs qui montrent des capacités intéressantes. Restent les questions liées à la certification des applications. Actuellement c’est une thématique très active, ce qu’on appelle l’IA de confiance qui doit permettre de certifier ces cadres d’utilisation. Il y a en effet la problématique de l’explicabilité. Le deep learning s’appuie sur des algorithmes qui analysent de grandes quantités de données pour en extraire des informations, des analyses, des décisions ou des prévisions. Or, ces algori thmes constituent toujours une sorte de boîte noire car on ne peut pas forcément toujours expliquer leurs résultats. Il est majeur que ces algorithmes soient robustes vis-à-vis des incertitudes d’interprétation et il nous faut également nous prémunir contre les attaques adversariales de ceux qui chercheraient à tromper le système. Enfin, un dernier défi concerne la résilience c’est-à-dire la façon dont on va intégrer l’IA dans des systèmes critiques pour qu’en cas de défaut, le système bascule sur des systèmes alternatifs sûrs.


Quelle est votre stratégie de recherche sur l’IA certifiable et l’IA de confiance ?

Nous travaillons dans le cadre de partenariats de recherche internationaux et nationaux. Le projet DEEL (Dependable and Explainable Learning) a notamment l’objectif de parvenir à certifier les algorithmes utilisés par les outils d’intelligence artificielle. Il se déroule dans le cadre d’une collaboration franco-canadienne et pour apporter « des garanties fondamentales de robustesse et de certification des systèmes embarquant de l’intelligence artificielle ». Ce projet est intégré dans Aniti, le 3IA toulousain dirigé par Nicolas Viallet, auquel Airbus participe significativement. Par ailleurs, nous avons récemment rejoint le projet confiance.AI, qui est un grand défi lancé par le gouvernement français. Ce projet de recherche a l’objectif de fournir un environnement de conception permettant d’intégrer l’IA dans les systèmes critiques. Nous avons participé également au High-Level Expert Group on Artificial Intelligence qui a fait des recommandations à la Commission Européenne.


Dans un contexte très concurrentiel, comment se positionne la recherche française en IA ?

Sur l’IA grand public et la capacité à créer de nombreuses briques technologiques, les GAFA et leurs homologues chinois mènent la danse. En revanche, la France et l’Europe visent un rôle de leader sur les applications de l’IA pour l’industrie, grâce notamment aux recherches en cours sur l’IA de confiance.


Le webinaire du 27 janvier 2021 a aussi été l’occasion d’en savoir plus sur l’actualité de l’IA à Toulouse.


Nicolas Viallet, directeur opérationnel d’ANITI :

"Aniti s’engage, dans le cadre du volet de sauvegarde des emplois R&D du plan de relance annoncé par le gouvernement, à proposer au sein de nos équipes de recherche composées de chercheurs de différents domaines des opportunités d'accueil via des contrats d’une durée de 24 à 36 mois et avec la possibilité de réaliser une thèse au sein de notre centre de recherche. Ces opportunités peuvent également concerner des d’ingénieur•es données, programmeur•es, qui pourront travailler avec nos équipes de recherche pour les aider à tester leurs algorithmes sur une échelle plus large et industrielle."

François-Marie Lesaffre, chargé de mission data et IA pour Aerospace Valley et également chargé du nouvel écosystème d’excellence « Economie de la Donnée et l’intelligence artificielle » : 

« Le plan de relance comprend également des actions en faveur des PME, des jeunes docteur•es ou des diplômé•es de master qui peuvent être embauché•es par des laboratoires ou des entreprises. Par ailleurs le programme Horizon Europe (le futur programme-cadre de l'Union européenne pour la recherche et l'innovation pour la période 2021-2027) est en train de se préciser ; les appels à projet vont arriver très bientôt et l’IA se taille la part du lion avec plus de 100 milliards d’euros injectés pour la R&D. Il y aura aussi d’autres campagnes de financement auxquelles vous pouvez être attentifs qui touchent le green et le numérique, ce sont les deux mots-clés des plans de relance régionaux, nationaux ou internationaux. Enfin, Future Intelligence, l’événement IA de l’année, aura lieu à Toulouse les 1er, 2 et 3 juin. »


Retrouvez ici l'intégralité du webinaire ici.


Emmanuelle Durand-Rodriguez avec Paula Boher

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