L’intégration humains-systèmes pour le SCAF

Le Man-Machine Teaming (MMT) est un domaine en pleine effervescence, avec en ligne de mire les évolutions du Rafale et le Système de Combat Aérien Futur (SCAF). Concrètement, de quoi s’agit‑il ?

Julien Dezemery. Dans un contexte où la technologie seule ne suffit plus à surpasser l’adversaire, l’avantage opérationnel reposera sur l’emploi des meilleures combinaisons tactiques, c’est-à‑dire sur la capacité flexible et dynamique à intégrer les services d’acteurs inter-

armées diversifiés en synchronisant leurs actions pour multiplier les effets que chaque agent produit isolément. Le concept de flexibilité opérationnelle est pris en compte et développé au sein de la chaire FlexTech dirigée par le professeur Guy André Boy. Au-delà du suivi de procédures opérationnelles et de l’automatisation classique qui ont tendance à rigidifier les pratiques en situations extrêmes, il est nécessaire de mieux comprendre, identifier et mettre en œuvre les solutions sociotechniques qui permettent la résolution de problèmes, sûre et efficace, en temps réel.

À l’horizon 2040, le SCAF sera composé d’une mosaïque de capacités complémentaires mises en réseau. Cette solution ouverte, sécurisée et agile devra apporter depuis (et dans) l’environnement aérospatial des services collaboratifs de haut niveau, y compris dans les milieux physiques et immatériels les plus contestés. Le défi du SCAF sera d’agréger et d’enrichir les prestations fournies par chacun de ses membres et de ses partenaires, incrémentalement, sans exclure les plates-­formes anciennes. Chaque contribution, y compris la plus modeste (1), renforcera l’équipe… L’initiative « Connect@éro » de l’état-­major de l’armée de l’Air promeut, avec le soutien d’un cloud de combat, la fusion informationnelle (au niveau tactique, au sein de communautés de mission) et l’intégration informationnelle qui associera au niveau central les données « chaudes » produites par chaque domaine d’activité à celles préalablement stockées. Le C2 accédera alors à des niveaux inédits de compréhension de l’environnement opérationnel, du comportement de l’adversaire et de l’anticipation de ses intentions.

Pour répondre à quelques-uns de ces enjeux, la Direction générale de l’armement a lancé le PEA Man-­Machine Teaming. Ce projet étudie la faisabilité d’un « système aérien cognitif ». Il explore les pistes technologiques qui, à l’échelle d’un aéronef de combat, serviront le concept d’emploi du SCAF. Les axes de recherche majeurs couvrent la performance de la collaboration humain-­machine, les capteurs intelligents et le développement d’outils d’aide à la décision basés sur des intelligences augmentées. Synapse Défense y traite deux sujets :

• l’explicabilité des IA constitue l’un des piliers de la confiance, essentielle à la qualité du teaming humain-­machine. Sous la direction de Numalis, nous cherchons, dans un environnement de combat air-air, à rendre tangible le comportement d’un réseau de neurones « tactique » grâce à des métriques opérationnelles synthétiques et compréhensibles pour un équipage au combat ;

• l’avantage tactique repose également sur l’optimisation de la distribution des tâches et des interactions entre le pilote et son « assistant virtuel ». La pertinence de ces ajustements dynamiques impose d’identifier les besoins du cockpit : ils dépendent du contexte, mais aussi de la mesure de la performance du teaming humain-­machine. En gardant toujours l’humain « In/On/Over The Loop », Synapse Défense apporte, aux côtés du professeur Guy André Boy des méthodes et des solutions transposables à la mesure de la performance collective au profit du développement des « agents virtuels » d’une mosaïque de systèmes de systèmes complexes comme le SCAF.

Ces deux thèmes mettent d’ores et déjà en évidence la complémentarité opérationnelle humain-­machine, et la nécessité d’appliquer des méthodes de Human Centered Design (2). Elles impliquent l’agent humain dès les phases initiales de conception et de simulation et mobilisent des équipes aux compétences multidisciplinaires.

L’Intelligence Artificielle (IA) et l’ergonomie jouent un rôle central dans le MMT. Quelles autres disciplines doivent être mobilisées ?

Au-delà de l’ergonomie traditionnelle, il faut aujourd’hui considérer l’intégration humains-systèmes (Human-Systems Integration ou HSI). Le HSI est en cours de développement, notamment au sein d’organisations comme INCOSE (3) et la chaire FlexTech (4). Les disciplines concernées sont les suivantes : l’inter-action homme-­machine (Human Computer Interaction ou HCI) et le génie logiciel ; la science des données (big data, machine learning, etc.) ; la modélisation et la simulation numérique, avec surtout des simulations humains-dans-la-boucle ; les sciences humaines et sociales ; les sciences des organisations et le domaine juridique. Il est nécessaire d’associer, à toutes les étapes du développement d’un système sociotechnique militaire complexe, des experts en informatique (data science en particulier) et en HSI, des experts en ingénierie cognitive et organisationnelle, sans oublier, bien sûr, les experts des opérations militaires.

La chaire FlexTech nous apporte progressivement les connaissances indispensables liées à la gestion des évènements inattendus ou imprévus. Face à ces occurrences, les humains ont besoin de méthodes et d’outils flexibles que l’approche traditionnelle ne permet pas. Le défi est de passer d’une automatisation rigide à une autonomie flexible (Boy, 2020). C’est par le développement de scénarios appropriés, basés sur des futurs possibles développés à partir de créativité et d’expérience opérationnelle (deux concepts souvent contradictoires) et des simulations humains-dans-la-boucle, que nous mettrons en évidence des phénomènes, propriétés systémiques et fonctions émergents, qui eux-mêmes devront être considérés dans la conception et le développement agile des technologies, organisations et métiers (voir le TOP Model de G. A. Boy).

Le nombre de paramètres et de facteurs à prendre en compte dans un système comme le SCAF sera incroyablement important : il y a le Next Generation Fighter en tant que tel, mais aussi ses capteurs et leurs flux de données, la relation aux différents effecteurs déportés, voire à des munitions éventuellement rôdeuses, la sécurité des réseaux… Comment déterminer ce qui est utile à un équipage – engagé au combat avec le stress qui y est lié – de ce qui serait générateur d’infobésité ?

Le risque d’infobésité menace également le système SCAF, limité par les capacités de calcul des machines et la bande passante des réseaux de fusion tactique et d’intégration informationnelle. L’adversaire obstruera nos canaux de communication. Il éliminera nos nœuds tactiques. Il ciblera nos capacités de calcul. Nous devons donc concevoir un système juste suffisant et frugal qui favorise la parcimonie, la robustesse et la valorisation des « bonnes informations » plutôt qu’une dispendieuse « force brute » (5).

Cette ambition nécessite de cartographier, pour chaque groupe de contextes d’emploi, le comportement du système multiagents SCAF. L’observation et l’analyse des activités en simulation, avec des humains dans la boucle, mettront ainsi en évidence la pertinence du jumeau numérique et l’émergence ou l’abandon de certaines fonctions. Confrontés à la mesure de la performance opérationnelle individuelle et collective, ces tests permettront de mieux définir et de raffiner l’ontologie du SCAF, d’exploiter le potentiel des agents, et d’explorer l’efficacité des principes doctrinaux (dont l’organisation du C2) et des choix tactiques retenus suivant le contexte étudié.

Cette méthode, basée sur la combinaison de la théorie et de l’expérience, détecte, classifie, et révèle l’importance des échanges entre agents. À chaque instant, elle distingue, pour chaque agent, humain ou machine, l’information indispensable de celle souhaitable. Nous l’appliquons déjà à l’échelle du cockpit dans le cadre de la mesure de performance du teaming humain-­machine (projet Mohican). Dans ce dernier cas, l’intégration humains-systèmes passe également par la qualité des interfaçages, c’est-à‑dire la capacité de la machine à présenter des informations pertinentes, synthétiques (la bonne information, sous le bon format) et au bon moment. Elle doit donc s’adapter aux besoins et aux capacités cognitives instantanées de l’humain, avec l’adoption de méthodes et d’outils anthropocentrés conçus et modelés autour de lui.

L’abondance d’informations, les automatismes et l’aide d’assistants virtuels modifieront en profondeur le métier du pilote de combat. À bord du Next Generation Fighter, la combativité, la pugnacité, la rigueur et la créativité seront complétées par des qualités de maturité, de plasticité mentale, d’abstraction, de synthèse et d’analyse de haut niveau. Soutenues par le développement de services de simulation interarmées collaborative, ces aptitudes favoriseront la compréhension de l’environnement de combat, du potentiel et des degrés de liberté des participants à l’opération, et des droits et devoirs de chacun.

L’explicabilité des décisions prises par les algorithmes d’IA est un enjeu majeur – quel que soit leur domaine d’application. N’y a‑t‑il cependant pas un paradoxe dès lors que ces algorithmes permettent de disposer rapidement d’options viables… alors que le temps gagné peut être perdu à les valider, le décideur devant travailler, en quelque sorte, à plusieurs cerveaux ?

L’humain et la machine sont parfaitement complémentaires. La vitesse, la capacité de calcul, la fiabilité, la mémoire quasi infinie et l’infatigabilité de la machine offrent effectivement des atouts formidables de persistance et de consistance. La prévisibilité des algorithmes (ou des réseaux de neurones) peut cependant s’avérer désastreuse face à un adversaire capable d’anticiper des manœuvres tactiques stéréotypées. De son côté, l’être humain n’est capable de traiter qu’un volume de données limité. Particulièrement vulnérable à l’infobésité, il dispose cependant de qualités encore inaccessibles aux machines : parmi celles-ci, la flexibilité, la créativité, de fortes capacités d’abstraction et d’adaptation face à l’incertitude et à la nouveauté, à partir de données partielles non structurées.

L’autonomisation des machines permet de conserver l’initiative, en instaurant un cycle décisionnel plus performant que celui de l’adversaire. Elle peut également faciliter l’accès à des environnements informationnels contestés dans lesquels l’ennemi tenterait d’isoler les clusters de forces de première ligne du reste de l’opération et du C2 « Rear ». Dans ces conditions, en réduisant la pression cognitive appliquée aux humains, la machine augmente leur intelligence : ils se concentrent sur les fonctions nobles du contrôle de la mission. Les choix tactiques sont-ils pertinents ? Sont-ils bien appliqués par les acteurs de l’opération ?

À propos de l'auteur

Julien Dezemery

Julien Dezemery

Président et cofondateur de Synapse Défense (www.synapse-defense.com), lieutenant-colonel (r) et Guy André Boy, professeur à CentraleSupélec et à l’ESTIA, membre titulaire de l’Académie de l’air et de l’espace.

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