Chaque année, les mines terrestres tuent des habitants de pays déchirés par la guerre. Cet outil innovant pourrait sauver des vies

Lorsqu'il a grandi à Bogotá, en Colombie, Mateo Dulce Rubio entendait régulièrement une actualité familière : quelqu'un avait marché sur une autre mine terrestre. L'explosion les avait tués ou blessés. Même si la capitale était éloignée des régions déchirées par la guerre, ces accidents restaient dans son esprit.

La Colombie est en proie à un conflit avec des groupes rebelles armés depuis environ six décennies. Les guérilleros ont enterré des milliers de mines terrestres dans les zones rurales, exposant des centaines de milliers de personnes au risque de mort, de démembrement et de déplacement. Les récents efforts visant à retirer les explosifs ont réduit le nombre de victimes, mais les victimes signalées sont de plus en plus des civils.

Dulce Rubio est actuellement doctorant en cinquième année à l'Université Carnegie Mellon, où il étudie les politiques publiques au Heinz College of Information Systems and Public Policy et les statistiques au Dietrich College of Humanities and Social Sciences.

Selon Dulce Rubio, les Américains ne sont pas conscients des dangers des mines terrestres dans des pays comme la Colombie. « Cela touche principalement les pays du tiers monde, les pays en développement. Mais dans ces pays, c'est un problème très, très important », a-t-il déclaré.

C'est pourquoi, il y a environ trois ans, Dulce Rubio a commencé à diriger une équipe composée de camarades de classe et de professeurs pour développer un système à trois volets permettant d'identifier plus précisément la contamination par les mines terrestres. Depuis, ils ont collaboré avec le Service de lutte antimines des Nations Unies (UNMAS) pour affiner le système, appelé RELand. Une organisation humanitaire en Colombie le teste sur le terrain dans deux municipalités depuis plus d'un an.

Ces organisations disposaient de ressources limitées pour comprendre où se trouvent les mines terrestres ; RELand utilise l'intelligence artificielle pour fournir des prédictions plus précises. Jusqu'à présent, Dulce Rubio et plusieurs membres du corps professoral estiment que les résultats des tests sur le terrain du système sont prometteurs. Le Journal ACM sur l'informatique et les sociétés durables a publié le document de l'équipe de recherche sur RELand, et l'UNMAS prévoit de le tester dans d'autres territoires déchirés par la guerre.

Rory Collins, conseiller mondial en gestion et analyse de l'information au Bureau des services de projets de l'ONU, a écrit dans un communiqué que l'intelligence artificielle a aidé l'organisation à éliminer plus efficacement les mines terrestres en Colombie et à rendre ses employés plus sûrs.

Cadrage du problème

Les mines terrestres et autres restes explosifs de guerre ont tué ou blessé au moins 4 710 personnes dans au moins 49 pays en 2022, selon un récent rapport de la Campagne internationale pour interdire les mines terrestres, à laquelle la campagne colombienne est affiliée. L'Ukraine a fait état de 608 victimes. L’Afghanistan en a recensé 303. La Colombie en a enregistré 145.

Les organisations humanitaires s'efforcent de retirer les mines terrestres de ces pays, mais les explosifs peuvent être difficiles à trouver. Le financement des travaux est également limité, ce qui signifie que les organisations doivent souvent décider quelles zones contaminées donner la priorité. En règle générale, ils estiment où se trouvent les zones à risque en interrogeant d’abord les résidents et en analysant les données historiques sur les mines terrestres.

Dulce Rubio et le reste de l'équipe de recherche pensent que le système RELand, s'il est reproduit, peut améliorer ce processus.

« Il y a beaucoup d'incertitude sur où déployer les équipes, où déployer les équipements, et cela affecte à la fois les résultats opérationnels, mais aussi le financement », a-t-il poursuivi. « Ils dépensent la majeure partie de leur argent pour se rendre dans des endroits où ils ne sont pas sûrs que la zone soit réellement contaminée. »

L'élément central de RELand est un programme informatique qui utilise l'apprentissage automatique, une forme d'intelligence artificielle, pour estimer le risque que les mines terrestres représentent pour une zone. Un autre composant est un ensemble de données sur lequel le programme informatique est formé pour prendre ses décisions. L'ensemble de données comprend des informations géographiques, des variables sociodémographiques et des indicateurs de l'existence de restes de guerre.

Le dernier composant est une interface Web interactive qui présente les résultats du programme informatique.

La Campagne colombienne pour interdire les mines terrestres, l'organisation humanitaire qui a testé RELand, a déployé le système pour la première fois à la fin de l'été 2023. À la fin de cette année-là, l'organisation avait découvert trois mines terrestres dans une région que RELand prévoyait en contenir de nombreuses. Dans l’autre région, où l’on estime qu’il y a peu de mines terrestres, l’organisation n’en a trouvé aucune.

En mai 2024, aucune autre mine terrestre n’avait été trouvée dans ces deux zones.

Dulce Rubio a demandé conseil sur son approche de la recherche auprès d'Alexandra Hiniker, directrice de l'Initiative de développement durable de la CMU. Hiniker a passé des années au Cambodge, au Laos et au Liban à travailler pour interdire les mines terrestres et les armes à sous-munitions, et elle a déclaré que RELand pourrait aider les organisations humanitaires à prendre de meilleures décisions sur où concentrer leur temps et leurs ressources.

Le déminage garantit que les communautés peuvent construire des infrastructures, que les enfants peuvent jouer dehors en toute sécurité et que les résidents peuvent vivre pleinement leur vie, a déclaré Hiniker.

Comment RELand a atteint la Colombie

Dulce Rubio n'avait pas prévu de faire des recherches sur les mines terrestres dans son programme de doctorat – jusqu'à sa deuxième année, lorsqu'il a suivi un cours sur les « Méthodes d'intelligence artificielle pour le bien social ». Il a travaillé avec deux autres étudiants pour proposer une solution à un problème de société grâce à l’intelligence artificielle.

À la fin du semestre, Dulce Rubio et les autres étudiants avaient développé un premier cadre pour RELand et avaient rassemblé des résultats encourageants. Les étudiants souhaitaient poursuivre leurs recherches, c'est pourquoi leur professeur, Fei Fang, a accepté de rester conseiller. Fang, professeur agrégé de logiciels et de systèmes sociétaux à la Faculté d'informatique, les a rencontrés au moins deux fois par mois au cours de l'année dernière.

Hoda Heidari, Rayid Ghani et Silvia Borzutzky, professeurs du Heinz College et de la School of Computer Science, ont également collaboré avec les étudiants ou donné leur avis sur leur travail.

Fang a encouragé Dulce Rubio à présenter les premières conclusions de l'équipe à une organisation humanitaire en Colombie, car elle pensait que leurs commentaires seraient précieux. Finalement, Dulce Rubio a contacté un employé de l'UNMAS qui a depuis aidé l'équipe à tenir compte des contraintes géographiques et de la sous-déclaration, entre autres problèmes.

Après plusieurs conversations avec Dulce Rubio, le service l'a mis en contact avec des organisations humanitaires colombiennes que le gouvernement a approuvées pour les opérations de déminage. Dulce Rubio a présenté RELand à la Campagne colombienne pour l'interdiction des mines terrestres, et les membres de l'organisation ont accepté de tester le système.

Selon la loi colombienne, les opérations doivent être effectuées par des personnes issues des communautés touchées, une exigence destinée en partie à employer les résidents. Dulce Rubio s'est envolée pour la Colombie en mai 2023 pour les former à RELand, et ils ont commencé à déployer le système en août. Il est resté en contact avec l'organisation, qui continuera à tester RELand pendant encore un an.

Hiniker a déclaré qu'elle apprécie l'engagement continu de Dulce Rubio auprès des personnes et des organisations directement touchées par ce problème.

« Les personnes directement concernées sont celles qui connaissent le mieux le problème, les tenants et les aboutissants de la manière dont cela se produit réellement sur le terrain », a déclaré Hiniker. « Si vous ne tenez pas compte de la réalité sur le terrain, vous risquez de causer des dommages. »

Ce qui vient ensuite

Siqi Zeng, qui a conçu l'algorithme pour RELand alors qu'elle était étudiante en mathématiques, a déclaré que le projet lui avait appris la collaboration et avait renforcé son intérêt pour le développement de modèles d'intelligence artificielle fiables. Elle est diplômée de la CMU en 2023 et suit actuellement le programme de doctorat en informatique à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign.

« Nous avons travaillé sur ce système pendant assez longtemps, nous avons donc été confrontés à de nombreux défis auxquels nous ne nous attendions pas au début », a déclaré Zeng. « J'ai beaucoup appris sur les défis liés au déploiement pratique d'algorithmes d'intelligence artificielle. »

Les travaux de l'équipe de recherche ont été nommés finalistes d'un concours INFORMS qui vise à mettre en valeur les travaux d'étudiants les plus passionnants qui ont suscité des changements tangibles. Dulce Rubio a également été invitée à une session animée par le Centre international de déminage humanitaire de Genève sur l'utilisation de l'intelligence artificielle pour l'action contre les mines.

Dulce Rubio estime que RELand peut aider les pays touchés par la guerre et les troubles civils. Le manque d'accès à la terre a contribué aux conflits armés en Colombie, a-t-il déclaré, et ce problème n'a persisté que parce que la terre reste contaminée par des explosifs.

« Être capable de récupérer ces terres comme faisant partie de leurs territoires et de leur vie », a-t-il déclaré, « est en fait une chose qui peut alimenter une paix plus durable et plus stable ».