Chauffé par un algorithme.
Au volant, on pourra bientôt tricoter ou faire des sudokus. Un groupe de chercheurs clermontois phosphore aux Cézeaux pour finir de mettre au point CityVIP, une petite bagnole à l’allure impayable qui pourra sillonner la ville en reconnaissant toute seule son chemin. C’est un habitacle réduit en forme de loukoum posé sur quatre roues, un prototype déjà fonctionnel, qui nous est présenté par Michel Dhome, directeur du Lasmea (1), et deux collègues, un ingénieur et un docteur.Ce dernier, Éric Royer, a passé les trois années de sa thèse à mettre au point l’algorithme de localisation vidéo embarqué dans ce résumé automobile, lequel mérite vraiment l’adjectif. Cette automobile voit, analyse le décor, prend des décisions. En l’occurrence, elle répète ce qu’on lui a appris. Pour cela, on lui fait parcourir une fois un trajet en la pilotant. Un joystick remplace le volant. Ici, la pratique des jeux vidéo peut aider. « Les doctorants y arrivent très bien », sourit Michel Dhome. Une caméra vidéo embarquée filme alors en noir et blanc le paysage, puis transmet les images à un ordinateur conventionnel qui s’en souviendra. La prochaine fois, la voiture refera seule le trajet enregistré.

Dis-moi ce que tu vois, je te dirai où tu es
L’ordinateur se repère en reconnaissant des amers visuels. Ce terme, employé par les marins, désigne un objet fixe et très visible, placé sur la côte et servant de point de repère, un phare par exemple. Dans ce cas, il s’agit des silhouettes de bâtiments ou de tout autre élément présent en milieu urbain et qui tracent dans le paysage des formes caractéristiques. C’est l’évolution de la puissance des ordinateurs qui a permis la reconnaissance en temps réel des amers visuels présents dans le flot vidéo délivrée par la caméra embarquée, soit une image toutes les 40 millisecondes. L’ordinateur interne est ainsi capable de procéder à l’appariement de ces amers, c’est-à-dire leur mise en coïncidence avec l’image enregistrée lors de la phase d’apprentissage. Le procédé permet de se passer de GPS, outil dont on attendait beaucoup pour ce genre d’application mais qui se révèle insuffisamment précis, sauf à y mettre un prix déraisonnable, et qui, en outre, souffre en ville de se trouver déboussolé dans les zones masquées par des bâtiments.
Au milieu de la pelouse arborée qui borde au nord l’immeuble du Cemagref, aux Cézeaux, les chercheurs nous embarquent pour une balade à 10 km/h sur des allées goudronnées. À bord de la stricte deux places, notre guide a tout le loisir de nous en expliquer les caractéristiques. Les quatre roues sont motrices, animées par autant de moteurs électriques. À l’avant, un télémètre laser agit comme un radar de détection de toute objet statique qui pourrait devenir un obstacle. Plus la voiture va vite – sa vitesse maximale est de 18 km/h –, plus le radar “observe” loin. Il voit jusqu’à 100 mètres. Naturellement, il commande l’arrêt du véhicule en cas de problème. Bientôt, il commandera son évitement.

L’auto automatique, un vieux rêve
« L’idée du VIP, le véhicule individuel public, est ancienne, résume Michel Dhome. On pensait jusqu’à présent à un véhicule conventionnel partagé que conduiraient des usagers successifs. Mais le problème de la régulation globale de la flotte était un obstacle. » Concrètement, tout le monde va au même endroit au même moment, par exemple des quartiers résidentiels aux zones d’activité le matin, et l’inverse le soir. Avec aucun moyen de se passer de chauffeurs pour déplacer les véhicules vides. La solution qui s’impose alors est un fonctionnement automatique. Le véhicule qui n’a plus de passager se rend seul là où l’attend l’usager suivant ou rentre à son dépôt. Dans la configuration la plus simple, CityVIP circulera sur un trajet prédéterminé avec arrêts aménagés et on l’utilisera comme un simple « ascenseur horizontal ». Au-delà, facile d’imaginer qu’il connaîtra aussi divers trajets d’une agglomération, qu’on pourra l’appeler d’un mobile... Les véhicules automatiques collectifs existent déjà, comme OrlyVAL par exemple, mais ils sont toujours filoguidés ou suivent des clous magnétiques, repères posés pour eux. « Nous, on pense que l’environnement urbain est assez riche en repères », affirment les chercheurs.

La campagne en couleurs
Le choix de l’option“reconnaissance vidéo” présente un autre avantage. Il permet d’envisager une circulation hors route. C’est à cela que travaille une équipe du Cemagref associée au projet. Son joujou à elle ressemble plutôt à un véhicule lunaire. Il se nomme Aroco. C’est la version tout-terrain et appliquée au monde agricole de la voiture automatique. Le véhicule électrique est pourvu de quatre roues motrices, directrices et indépendantes. Sa capacité de franchissement est supérieure à celle d’un piéton. En plus d’un télémètre, Aroco est pourvu d’une caméra, couleur cette fois, car la campagne est moins riche que la ville en amers visuels.
Les couleurs en tant que telles ne sont d’ailleurs pas reconnues par l’ordinateur _ cela ne servirait à rien, puisqu’elles ne sont pas stables au fil des saisons _, mais leur détection permet d’établir la limite entre un chemin et son bord. Aroco est également équipé d’un GPS basique dont la précision est grossière, mais qui donne tout de même une indication de la situation. On se sert pour cela des cadastres numérisés par les communes, qui peuvent être facilement enrichis.Ici, on ne procède pas à l’enregistrement du trajet, mais on utilise une vue aérienne géo-référencée (latitude-longitude). On y superpose une représentation du véhicule comme on peut le faire dans un jeu vidéo. Puis on commande le déplacement du véhicule. Paradoxalement, celui-ci se déplace plus vite lorsqu’il traverse un environnement dense, encombré d’obstacles potentiels : arbres, poteaux, murs, etc. Ceux-ci constituent, en effet, des points de repère qui réduisent les incertitudes.
L’objectif est de fournir à l’agriculture, dont les engins sont de plus en plus gros, une aide au guidage. L’épandage d’engrais, par exemple, se fait sur des largeurs de 36 ou 48 mètres et l’exploitant,de sa cabine, a une vision très réduite du terrain. « On vise une agriculture de précision. Le guidage sera l’équivalent du pilotage automatique sur les avions », soulignent les chercheurs.
Mais les citadins seront servis en premier. Les laboratoires prospectent en ce moment les industriels en mesure de fabriquer CityVIP. La municipalité de Clermont-Ferrand souhaite, par exemple, mettre en service, pour les personnes à mobilité réduite, un véhicule de ce type avant 2010 pour la desserte du parking du CHU. Il circulerait en voie propre comme seul véhicule motorisé. « Pour l’instant, il n’est pas question de le mettre dans le flot de la circulation, car ce serait un casse-tête juridique. Qui serait responsable en cas d’accident ? » Demandons à un algorithme...

Une union au service d’un projet
Ce projet regroupe les compétences de plusieurs laboratoires réunis en une fédération de recherche associée au CNRS et à l’université Blaise-Pascal, nommée TIMS : le Lasmea, pour la robotique, le Cemagref, spécialisé en machinerie agricole, le Limos, pour les aspects information et communication, et le Lami, qui apporte sa compétence en mécanique.

 (1) Laboratoire des sciences et matériaux pour l’électronique et l’automatique.

1, 2007