Au-delà des drones et de l’IA : repenser l’avenir du déminage humanitaire

J’ai travaillé avec des drones depuis 2014, mais le déclenchement de la guerre en Ukraine a marqué un tournant dans ma carrière. Depuis 2022, mon attention s’est portée sur l’exploration de la manière dont les drones peuvent être utilisés pour automatiser le déminage humanitaire – quels sont les capacités nécessaires et comment la technologie peut rendre ces efforts plus sûrs et plus efficaces. Dans le cadre de ce travail, je suis étroitement associé au Centre international de déminage humanitaire de Genève (GICHD), j’assiste à leurs événements et je m’engage régulièrement avec leurs experts.

En considérant les solutions basées sur les drones associées à l’IA, elles sont en réalité utiles uniquement à l’étape de la prospection non technique (NTS) du processus de déminage humanitaire. Cela signifie que les drones scannent de grandes zones et collectent des données. Ensuite, un modèle d’apprentissage automatique analyse ces données pour identifier les régions qui pourraient contenir des mines. Pas les endroits exacts des mines.

La prospection technique (TS), qui confirme et cartographie les zones contaminées, repose toujours sur le personnel équipé de détecteurs de métal, de chiens dressés et de machines de déminage mécaniques. Ils pénètrent dans la zone minée pour localiser avec précision les endroits des dangers.

Le processus reste long, risqué et coûteux :

• En 2023, il y a eu 15 victimes parmi les démineurs dans trois pays
• À la vitesse actuelle, le déblaiement de tous les ERW prendra plus de 100 ans
• Le coût de l’enlèvement d’une seule mine terrestre est 50 à 100 fois le coût de production

Les mines continuent également de menacer les civils – il y a eu au moins 5 757 victimes de mines/ERW en 2023.

Dans cet article, j’explique pourquoi les solutions basées sur les drones actuelles ne fonctionnent pas pour la prospection technique (l’étape la plus coûteuse et la plus longue actuellement) et je partage ce que je considère comme la meilleure façon de résoudre ce problème.

La détection de mines sous le sol ou la végétation est presque impossible

Les drones équipés de caméras optiques ou thermiques standard capturent généralement des images d’un angle unique descendant. Cette approche fonctionne bien pour repérer les anomalies de surface, mais échoue à détecter les mines enterrées ou cachées. Pour cette raison, les drones sont principalement utilisés pour les prospections non techniques dans le déminage humanitaire.

L’une des solutions de première ligne – Safe Pro AI – rapporte qu’ils n’ont qu’un taux de détection de 5 pour cent dans les régions avec des arbres et des buissons.

Même si cela est moins pertinent pour l’Ukraine, où la plupart des mines sont dispersées sur le sol, au lieu d’être enterrées, la situation est très différente (par exemple) pour le Cambodge :

• 4-6 millions de mines terrestres restent des conflits des années 1970-1990
• 64 000+ victimes depuis 1979, avec les enfants comme principales victimes

Les mines non métalliques et les anciennes mines métalliques sont plus difficiles à détecter, même en surface

Les mines non métalliques représentent une partie importante des mines terrestres dans les zones de conflit actuelles et anciennes. Elles sont conçues intentionnellement pour contourner la détection par les détecteurs de métal conventionnels.

Visuellement, les mines non métalliques sont difficiles à détecter. Elles ne brillent pas, ne se démarquent pas sur les images, ni ne sont bien visibles sur les caméras thermiques. Les détecteurs de métal et les magnétomètres les manquent ou déclenchent de fausses alarmes.

Les outils de détection basés sur les drones actuels manquent souvent complètement les mines non métalliques.

Lorsqu’il s’agit de vieilles mines métalliques, la corrosion modifie leur apparence et leur comportement, ce qui les fait se fondre dans le sol et réagir mal aux outils de détection. Les mines déformées sont encore plus difficiles à identifier sur les images.

Et parce que ces mines sont plus difficiles à repérer, elles prennent beaucoup plus de temps à trouver et à enlever, ou elles restent cachées et mettent en danger à la fois les démineurs et les civils.

La dépendance au temps et aux conditions météorologiques

Si nous parlons de drones équipés de caméras RGB et multispéctrales, ils nécessitent la lumière du jour. Dans les zones nuageuses, à faible luminosité ou ombragées (forêts, ruines), la qualité de l’image et la détection d’objets diminuent.

La détection thermique, à son tour, fonctionne mieux à l’aube ou au crépuscule, lorsque le sol et la mine diffèrent en température. Au cours de la journée, le soleil chauffe tout uniformément, réduisant le contraste.

La pluie et le sol humide brouillent les détails de surface, modifient la couleur et la température du sol, et peuvent cacher les perturbations du sol ou les anomalies thermiques. La neige recouvre simplement les repères visuels et égalise la température de surface, rendant les mines indétectables.

Le fait de faire voler les drones uniquement à certaines heures ralentit considérablement même l’étape de la prospection non technique du déminage, en particulier dans les zones à temps météorologique imprévisible.

La technologie est très coûteuse

Dans 7 pays touchés, la superficie contaminée par les mines antipersonnelles est estimée à plus de 100 km².

Selon des tests en Ukraine, le déminage avec la nouvelle technologie peut réduire les coûts de 3 000 à 5 000 dollars à 600-800 dollars par hectare, ce qui est encore de 70 000 dollars par kilomètre carré. Et dans certaines zones, cela peut dépasser le prix du terrain lui-même.

La principale raison de ces coûts élevés est le grand nombre de fausses alarmes traitées comme de véritables menaces. En moyenne, une équipe nettoie plus de 50 mines suspectes pour en trouver une seule mine terrestre réelle.

La plupart des zones les plus contaminées se trouvent dans les pays en développement. Ils ne peuvent pas se permettre de déminer sans financement des organisations internationales ou des gouvernements.

Les coûts sont également trop élevés pour que les entreprises s’y engagent. Une fois que le déminage devient suffisamment abordable, les entreprises pourraient louer des terres contaminées par des mines à condition de les nettoyer. En échange, elles obtiendraient un usage à long terme pour un prix symbolique et certaines exonérations fiscales.

Une solution ?

Avec mon équipe, nous avons exploré des méthodes qui rassemblent plus de données, peuvent voir à travers la végétation et le sol, et maintiennent une résolution suffisante.

Un exemple de direction de recherche prometteuse est un projet de chercheurs de l’Université d’Oviedo. Ils testent un système de radar à synthèse d’ouverture de faisceau au sol (GPR-SAR) monté sur un UAV.

Leur validation en vol dans des scénarios réalistes a prouvé que la technologie résout les problèmes suivants :

1) Le radar localise avec précision l’emplacement de la mine, ne laissant que la désactivation ou la destruction à effectuer manuellement.

Avec l’utilisation de tous les chemins de radar possibles (configuration multistatique complète), ils ont obtenu des images à haute résolution où les cibles enterrées apparaissaient plus brillantes et plus claires. Et ils ont pu détecter avec précision des cibles difficiles telles que de petites mines antipersonnelles non métalliques, des plaques de pression en bois et des tuyaux en PVC enterrés peu profondément.

2) La solution peut fonctionner jour et nuit, dans des conditions météorologiques variées et même avec une végétation modérée.

Comment cela fonctionne :

• Envoie des impulsions radar dans le sol.
• Détecte les réflexions des changements de surface (par exemple, plastique, métal, vides).
• Construit des images tridimensionnelles de la surface avec une précision au niveau du centimètre en combinant les signaux radar de plusieurs paires émetteur-récepteur (Tx-Rx) et positions de vol.

La solution a encore des limites, mais sur la base de mes connaissances, c’est la direction de recherche et de développement la plus pertinente actuellement.

L’une des principales forces du GPR est la quantité de données qu’il peut collecter. Plus de données signifient que les chercheurs peuvent améliorer la précision à l’étape de reconnaissance/classification avec l’IA. Cela conduit à un travail de prospection et de déblaiement plus efficace et réduit les coûts globaux de 50 % ou plus.