Utiliser des essaims de drones pour lutter contre les incendies de forêt
Des chercheurs de l’Institut indien des sciences (IISc) utilisent plusieurs essaims de drones pour lutter contre les catastrophes naturelles telles que les incendies de forêt. Les incendies de forêt deviennent de plus en plus catastrophiques à travers le monde, accélérés par le changement climatique.
« Un essaim de drones pourrait être la solution », déclare Suresh Sundaram, professeur au Département de génie aérospatial de l'IISc. Bien qu’ils ne soient pas encore utilisés en Inde, l’utilisation des drones n’est pas entièrement nouvelle. Mais dans une nouvelle étude publiée dans Transactions IEEE sur les systèmes, l'homme et la cybernétique : les systèmesl'équipe de Sundaram propose d'aller plus loin dans la technologie : des drones multi-essaims coordonnés se précipitent pour apaiser les incendies de forêt.
« Au moment où quelqu'un identifie et signale un incendie, celui-ci a déjà commencé à se propager et ne peut pas être éteint avec un seul drone », explique Sundaram. « Il faut un essaim de drones. Un essaim capable de communiquer entre eux. »
La solution consistait à concevoir un type spécial d’algorithme qui permettrait aux essaims de communiquer entre eux et de prendre des décisions indépendantes. Dans un scénario hypothétique, lorsqu’une alarme est déclenchée concernant un incendie potentiel, les essaims peuvent être envoyés, chaque drone armé de caméras, de capteurs thermiques et infrarouges et de détecteurs de température, pour repérer les incendies.
Une fois l’incendie découvert, le drone le plus proche devient le centre de l’essaim et attire les autres vers lui. Il est intéressant de noter que chaque drone aura également l'autonomie nécessaire pour calculer la taille de l'incendie et sa propagation potentielle, et décider du nombre de drones nécessaires pour éteindre l'incendie.
« Ces décisions sont prises par les drones », explique Sundaram. « Ils déterminent quel foyer d'incendie va se propager le plus rapidement et allouent le nombre de drones requis pour éteindre cet incendie pendant que les autres recherchent d'autres foyers d'incendie. »
L'algorithme de recherche par essaim développé par l'équipe est essentiel pour contrôler le comportement des drones. La recherche du feu ne peut pas être aléatoire car la zone à explorer serait trop vaste. Pour résoudre ce problème, les chercheurs se sont inspirés du comportement de recherche de nourriture d’un prédateur marin, un flagelle appelé Oxyrrhis marina.
« Lorsqu'il cherche de la nourriture, il fait d'abord des pas plus longs pour explorer la zone. Une fois qu'il se sent plus proche de la source de nourriture, il réduira la longueur des pas et commencera ensuite à explorer la zone plus en détail », explique Josy John, Ph.D. . étudiant au Département de génie aérospatial et auteur principal de l’étude.
L'équipe a décidé d'intégrer ce comportement dans son algorithme. « Les capteurs de température des drones recherchent un minimum [threshold] valeur. Lorsque cela est atteint, les drones réduisent leur pas de recherche, car le feu est proche », ajoute John.
L’avantage de l’utilisation de drones, souligne Sundaram, est que la prise de décision est décentralisée, basée sur des données et visant une efficacité maximale. Pas plus que le nombre requis de drones ne sera affecté à un groupe de tirs, permettant ainsi à d’autres de se déployer à la recherche d’autres groupes.
Les chercheurs ont testé des composants spécifiques de l’approche, tels que la détection d’incendie basée sur l’IA à l’aide de caméras thermiques et un mécanisme précis de largage de charge utile pour le déploiement d’extincteurs. La recherche et l’atténuation à grande échelle par l’essaim n’ont pas encore fait l’objet de tests sur le terrain. À l’avenir, ils prévoient de combiner de tels essaims de drones avec des véhicules terrestres sans pilote capables de transporter des ressources et de servir de stations de ravitaillement.
De tels essaims de drones peuvent également être utiles lors d’autres catastrophes naturelles comme les inondations et les tremblements de terre, pour localiser les survivants, livrer de l’eau, de la nourriture et des médicaments ; et dynamiser la communication.
