Juillet 2025, dans un champ près de Sissonne, dans l’Aisne. Un soldat ouvre la trappe d’un véhicule blindé de transport de troupes. Une « ruche » de huit drones s’envole, raconte le magazine de l’armée de Terre, Terre Mag. Dans les airs, les engins volants se regroupent autour d’un point donné pour aller cartographier le terrain. Ce type de capacité fait aujourd’hui saliver les militaires. En rassemblant les drones dans un seul essaim, cela ne fait qu’un objet à contrôler par l’opérateur, tandis qu’à l’autre bout on retrouve plein de robots capables d’évoluer en collaborant, pour contrer pour l’adversaire, y compris en saturant ses défenses.

Pour les militaires français, il faut faire vite. Alors que la guerre entre la Russie et l’Ukraine a prouvé l’importance des drones, il n’y a plus de temps à perdre sur ce genre de technologie. Dans une note de prospective publiée en 2021, l’armée de Terre estimait déjà à « un futur proche » le déploiement d’essaims de drones sur un théâtre d’opérations. Ici, un essaim se comprend comme « une multitude de systèmes téléopérés déployés pour accomplir un objectif partagé » modifiant « en autonomie leur comportement en communiquant les uns avec les autres. »

Observer la nature pour s’en inspirer

Dans l’Hexagone, cette technologie doit devenir mature en 2027, avec la concrétisation opérationnelle du projet Pendragon, cette unité robotique autonome sur laquelle planche l’agence ministérielle pour l’intelligence artificielle de défense (Amiad). Mais plus facile à dire qu’à faire, car cela fait un petit bout de temps que des chercheurs planchent sur ce concept d’essaims de drones.

Tout a commencé d’abord par l’observation de la nature, du comportement des troupeaux à la murmuration des étourneaux qui virevoltent dans le ciel. « Le mouvement d’un vol d’oiseau est l’un des plus beaux spectacles de la nature », s’émerveille ainsi en 1987 Craig Reynolds, en préambule de son travail, pionnier, sur la simulation d’agents individuels – « des boids » – obéissant à quelques règles simples.

On comprend ainsi qu’il y a des règles derrière ces chorégraphies. Par exemple, « dans une foule, notre comportement s’adapte, nous allons aller légèrement à gauche ou à droite », rappelle ainsi à Numerama le directeur de recherche au CNRS Franck Ruffier, qui cherche à développer des robots frugaux en s’inspirant de la nature, le biomimétisme.

Le vol des oiseaux a été une source d’inspiration pour les essaims de drones. // Source : Manideep Karne

Une « forme collective d’intelligence »

Dans l’une des thèses sur ce sujet, un docteur en informatique, Rodolphe Charrier, résume pourquoi les scientifiques sont si fascinés par ces mouvements. « L’intelligence en essaim s’apparente à une forme collective d’intelligence », écrivait-il en 2009, avec des capacités d’organisation et d’adaptation que nous n’aurions pas pu soupçonner« en analysant individuellement les capacités cognitives des entités » concernées, « parfois extrêmement limitées. »

Du côté des drones, l’essaim semble en effet avoir bien des avantages par rapport à des robots à contrôle centralisé, poursuivait ce chercheur. Ce type de système est tout d’abord plus simple à mettre en œuvre, avec des unités interchangeables et jetables. Il est également plus robuste face aux pannes ou perturbations, du fait de la redondance des unités. Enfin, il dispose « d’importantes capacités d’adaptation à son environnement » et est capable de« résoudre des problèmes compliqués du fait de ses multiples unités de calcul. »

A la suite de Craig Reynolds, d’autres chercheurs, comme notamment le Hongrois Tamás Vicsek, vont également apporter leur touche. Ce dernier va « décrire des règles d’alignement pour une multitude de particules avec la même équation » simulant ainsi le comportement de« petits grains » dépourvus de masse, résume Franck Ruffier.

Une « marche encore haute » avant d’avoir des essaims digne de ce nom

Si l’approche du physicien hongrois visait d’abord à mieux comprendre la matière dense, il a ensuite tenté de l’appliquer à des robots volants. Sans réussite, la faute d’abord à une technologie des drones pas encore vraiment mature. 

Aujourd’hui, « on arrive à faire voler des drones en essaim dans des laboratoires », explique Franck Ruffier. Mais, ajoute-t-il,« la marche est encore haute » pour des évolutions en extérieur. Car pour évoluer ensemble, les drones doivent être capables de communiquer et de se repérer.

Pour le directeur de recherche au CNRS, il y a trois principaux moyens actuellement testés pour permettre aux drones de garder leur cohésion. Il s’agit de la vision, des ondes radio et du son, avec parfois un mix de ces capacités pour estimer ainsi les intervalles de distance entre les robots.

Prenons l’exemple de la vue : en extérieur, le drone doit être capable de différencier dans ses images le panorama des autres drones qu’il doit suivre, quelle que soit la distance d’observation. « Pour le son, il faut l’équiper de micros, faire un traitement du signal sonore et bien repérer les signatures acoustiques », poursuit Franck Ruffier. Autant de capacités qui demandent des capteurs et de la puissance de calcul qui risquent d’alourdir l’engin.

Des essaims pas uniquement destinés à la guerre

Reste enfin à adapter les lois de comportement. Avec d’autres chercheurs, Franck Ruffier a ainsi proposé en 2024 un modèle de mouvement collectif, « sur la seule base d’une vision primaire, sans même recourir aux interdistances », pour simuler le bourdonnement (swarming), la volée (schooling) et le vortex (milling). Ses fondements ? Une règle d’attraction basée sur la taille optique et une autre sur l’alignement.

Un modèle qui doit être ensuite adapté aux drones, des engins qui ont leur propre inertie. Certes, ces travaux de recherche ont des airs de dystopie. Personne n’a hâte de se retrouver poursuivi par un essaim de drones. Mais heureusement, il y a d’autres applications plus joyeuses à attendre.

Le monde du spectacle et des parcs de loisirs est en effet friand de ces nuées de drones. Pour l’instant, ce sont principalement de« faux essaims », signale Franck Ruffier, avec des plans de vol pré-programmés, sans aucune interaction entre robots. La technologie des essaims de drones devrait toutefois offrir davantage de possibilités d’interaction avec le public, pour le plus grand plaisir des petits et des grands.

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