L’IA, les drones et les nouveaux capteurs pourraient laisser aux sous-marins peu d’endroits où se cacher

Depuis plus d’un siècle, l’océan constitue le refuge ultime de ceux qui souhaitent disparaître. Des sous-marins de la Première Guerre mondiale aux léviathans à propulsion nucléaire qui glissent dans les eaux profondes d'aujourd'hui, les sous-marins ont prospéré sur un principe simple : la furtivité.

Les ondes sonores se propagent plus loin et plus rapidement dans l’eau que les ondes lumineuses ou radar. Cela signifie que le son est le moyen le plus efficace de détecter des objets sous-marins. La guerre anti-sous-marine moderne (ASW) est un jeu continu du chat et de la souris consistant à détecter, suivre et dissuader les sous-marins ennemis. Avec le son comme seul langage fiable de l'océan, l'ASW a avant tout été un concours d'écoute.

Mais la donne est en train de changer. Les progrès de l’intelligence artificielle (IA), des réseaux de capteurs et des véhicules autonomes érodent le monopole acoustique dont jouissaient autrefois les sous-marins.

Une nouvelle génération de machines infatigables, en réseau et de plus en plus intelligentes, commence à patrouiller les mers. Cela promet un avenir dans lequel même le sous-marin le plus silencieux aura plus de mal à rester invisible.

À mesure que le paysage sonore de l'océan devient de plus en plus saturé, les marines se tournent de plus en plus vers des méthodes non acoustiques. Ces technologies détectent les effets d'un sous-marin plutôt que son bruit. Les satellites équipés d’un radar à synthèse d’ouverture peuvent détecter de subtiles ondulations et gradients de température à la surface de la mer provoqués par les mouvements souterrains.

Jusqu'à récemment, les magnétomètres, capables de mesurer les infimes perturbations créées par un sous-marin dans le champ magnétique terrestre, étaient limités par des limites physiques et de sensibilité. Les détecteurs d'anomalies magnétiques utilisés pour l'ASW ne pouvaient fonctionner efficacement qu'à basse altitude et à courte portée.

Les magnétomètres quantiques émergents, qui utilisent l’étrange science de la mécanique quantique, promettent des améliorations de sensibilité de plusieurs ordres de grandeur. Ils pourraient, en théorie, détecter la présence d’une coque en acier à des dizaines de kilomètres, notamment lorsqu’ils sont déployés en essaims à bord d’avions sans équipage ou de navires de surface.

Une technique appelée détection acoustique distribuée (DAS) pourrait transformer des câbles sous-marins ordinaires, principalement utilisés pour le trafic Internet, en capteurs de vibrations. Il fonctionne en mesurant les changements subtils de contrainte dans les fibres optiques des câbles.

Grâce au DAS, un seul câble transocéanique pourrait en effet devenir un énorme microphone sous-marin (hydrophone). En principe, cela permettrait de détecter un sous-marin traversant un bassin océanique majeur grâce à de subtiles ondes de pression enregistrées dans les fibres situées en dessous.

Navires autonomes

Au cœur de la révolution de l’ASW se trouvent les véhicules de surface sans équipage (USV). Ces navires autonomes vont des petites embarcations alimentées à l’énergie solaire aux grands navires de longue endurance capables de passer des semaines ou des mois en mer.

Contrairement aux navires avec équipage, les USV peuvent être construits à moindre coût et en grand nombre. Armés de sonars, de radars, de magnétomètres et de liaisons de communication, ils constituent les nœuds mobiles d'un réseau de capteurs à l'échelle océanique capables d'écouter, d'apprendre et de s'adapter en temps réel.

Le Sea Hunter de l'US Navy, un trimaran autonome, a démontré sa capacité à suivre un sous-marin diesel-électrique pendant de longues périodes sans intervention humaine. Au Royaume-Uni, le projet Cetus de la Royal Navy et sa flotte expérimentale sans équipage à Portsmouth explorent des idées similaires.

Mais c’est l’intégration de l’IA avec l’autonomie qui remodèle le tableau. Un seul USV, même sophistiqué, ne peut observer qu’une petite partie de l’océan. Un essaim de centaines de personnes, chacun communiquant par satellite, laser ou liaison acoustique, peut partager des informations et agir en coopération.

L’IA change la donne

L’IA fait des choses que les opérateurs humains et les systèmes existants ne peuvent pas faire. Il fusionne les données provenant de plusieurs sources en une image cohérente. Une seule anomalie acoustique peut signifier peu de choses, mais lorsqu’elle est combinée à d’autres données, elle peut constituer une détection de haute fiabilité.

L’IA fonctionne en continu et sans fatigue. La persévérance est vitale lorsqu’on recherche la signature éphémère d’un sous-marin conçu pour fonctionner silencieusement pendant des semaines.

Et en apprenant comment les sous-marins naviguent, évitent d’être détectés et exploitent les caractéristiques environnementales, les algorithmes peuvent prévoir les positions et les mouvements probables. Cela pourrait inciter l’ASW à passer d’une approche principalement réactive à une approche prédictive – un changement comparable à la façon dont la météorologie a évolué de l’observation à la prévision.

Grâce à ces capacités, l’IA pourrait passer d’une simple assistance à la détection à une orchestration de celle-ci.

Pour autant, les humains ne quittent pas la boucle. Le rôle de l'opérateur humain passe de la détection pratique à la surveillance, à la stratégie et à ce que l'on appelle la gestion de la confiance.

La confiance est un défi majeur : dans ce contexte, il s’agit de garantir que les décideurs humains comprennent ce que fait l’IA et pourquoi elle recommande certaines actions.

Les marines investissent donc massivement dans l’IA explicable (des systèmes capables de rendre compte de leurs décisions) et dans des systèmes de communication robustes qui permettent aux opérateurs humains d’intervenir en cas de besoin.

Un océan connecté

D’ici les années 2030, les océans du monde pourraient devenir aussi transparents aux capteurs que le ciel l’était aux radars au XXe siècle. Avec l’aide de l’IA, plusieurs émetteurs et récepteurs, montés sur des navires, des avions et des USV, pourront trianguler les positions des sous-marins en temps réel.

Des essaims de véhicules sous-marins autonomes – des drones robotiques relativement petits – patrouilleront près du rivage, transmettant les données aux engins de surface. Les satellites signaleront les anomalies pour que les réseaux de capteurs locaux puissent les étudier. Et l’infrastructure de fibre optique qui s’étend sur les fonds marins pourrait également servir de réseau mondial de microphones sous-marins.

Pour l’instant, une telle vision reste techniquement ambitieuse. L’océan est extraordinairement complexe : les gradients de température, les couches de salinité et la topographie des fonds marins déforment tous les signaux et confondent les algorithmes. Mais avec chaque amélioration progressive de la modélisation de l’IA et de la puissance de calcul, ces obstacles diminuent.

À mesure que la détection devient plus sophistiquée, les sous-marins le seront également. L’avenir pourrait voir des sous-marins utiliser des systèmes de propulsion et des matériaux dans leurs coques qui laissent une signature thermique ou acoustique minimale. Des drones leurres pourraient être utilisés pour confondre les systèmes de détection.

Certains analystes prédisent que les sous-marins opèreront plus profondément et plus lentement pour échapper à la surveillance à grande échelle. Une évolution vers des drones sous-marins autonomes, capables de saturer les défenses par leur seul nombre, est également possible.

Les implications stratégiques sont profondes. Les sous-marins constituent depuis longtemps la pierre angulaire de la dissuasion nucléaire et de la projection secrète de puissance. Leur capacité à disparaître sous les vagues a donné aux nations une capacité de seconde frappe (la capacité de riposter après avoir absorbé une attaque nucléaire) et une liberté de manœuvre.

Le résultat de la transparence induite par l’IA pourrait être une plus grande stabilité (réduction des incitations aux attaques surprises) ou, paradoxalement, une nouvelle instabilité alors que les nations s’efforcent de préserver le secret.

Le sous-marin restera une arme redoutable, mais il ne bougera plus inaperçu. L’océan, autrefois dernière frontière cachée de l’humanité, devient transparent aux yeux des machines.