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Technologies critiques dans le secteur énergétique pour la sécurité et la défense

Dans un monde caractérisé par l’immédiateté et soumis à des crises en évolution rapide aux conséquences systémiques exponentielles, les deux capacités – apparemment contradictoires – de planification sur le temps long et d’extrême agilité sur le temps court sont des atouts clés. Cette constatation s’applique particulièrement à tous les domaines à caractère stratégique.

L’énergie représente un élément vital pour le bon fonctionnement de la nation, pour sa résilience en général, sa défense et sa sécurité en particulier. Le passé nous a montré combien l’énergie pouvait être une source de vulnérabilité. Aujourd’hui, et encore plus demain, de nouvelles technologies, associées à de nouveaux usages, peuvent nous permettre de réduire ces facteurs de risque, notre dépendance énergétique et les contraintes opérationnelles et logistiques qui pèsent sur nos armées.

Améliorer le stockage énergétique

Tout d’abord, pour nos armées, le renforcement de l’efficacité énergétique se traduit immédiatement en gain de puissance. Le problème des batteries illustre bien cette relation. Les systèmes d’armes et l’équipement de combat individuel sont de plus en plus connectés et nécessitent donc d’être dotés de batteries puissantes, fiables et endurantes, aujourd’hui au prix d’une taille et d’un poids excessifs. Aussi, la miniaturisation de ces batteries est-elle un enjeu particulièrement important pour les forces spéciales qui opèrent en territoire hostile avec un haut niveau d’autonomie. Or, alors même que leur légèreté et leur autonomie sont deux critères centraux dans ces champs d’application, la capacité de stockage des technologies actuelles de batteries ne peut augmenter sans accroître leur taille et leur poids. Le défaut de fiabilité des batteries actuelles peut aussi avoir des conséquences opérationnelles importantes : certaines pertes de drones Reaper MQ-9 (équipés jusqu’à récemment essentiellement de batteries NiCd) sont directement dues à des défaillances de batteries qui ont entraîné l’interruption de la liaison SatCom.

La question de l’efficacité énergétique touche tout particulièrement les capacités de transport. La dépendance des armées au pétrole pose des problèmes économiques et écologiques aussi bien qu’opérationnels – l’expérience américaine en Afghanistan ou celle de nos forces au Mali ont montré que les convois de ravitaillement en carburant pouvaient se transformer en cibles faciles pour nos adversaires. La décarbonation des moyens de transport est un enjeu majeur, et la question de la dépendance énergétique a probablement beaucoup pesé en France dans la récente recommandation de choisir de nouveau un porte-avions à propulsion nucléaire pour la prochaine génération. Au titre des innovations technico-opérationnelles, des projets de véhicules de combat électriques existent : l’armée britannique a ainsi annoncé un prototype de système de propulsion électrique pour ses futurs chars et véhicules robotisés d’ici à 2022. L’hydrogène est une autre piste envisagée, mais les conditions et le coût de sa production actuelle représentent un réel obstacle pour toute application à grande échelle. Il y a donc une réelle nécessité d’accélérer l’innovation sur ces deux sujets.

L’efficacité énergétique au cœur de la souveraineté, des opérations en réseau et des systèmes autonomes

Au-delà des enjeux d’efficience, l’innovation énergétique est indissociable d’enjeux majeurs au XXIe siècle : les opérations en réseaux et les systèmes autonomes. Notre siècle est caractérisé par une quantité gigantesque de données : rien qu’entre 2012 et aujourd’hui, la quantité de données générées par l’humanité est passée de 2 à environ 50 zettaoctets (1 zettaoctet = 1021 octets). Ce chiffre devrait encore tripler d’ici à 2025. Cette prolifération d’informations génère une complexité de notre environnement qui dépasse la capacité cognitive humaine. Les systèmes de traitement autonome de données sont en conséquence essentiels pour garder une compréhension – et donc une maîtrise – de l’environnement sécuritaire, géopolitique et économique qui nous entoure.

Or, si l’intelligence artificielle (IA) s’améliore en permanence, c’est partiellement en raison de l’accroissement de la puissance de calcul de ses hardwares. Contrairement au microprocesseur classique (CPU) utilisé dans les ordinateurs, les puces destinées à l’IA peuvent réaliser des multiplications de grandes matrices, qui se décomposent en une multitude d’opérations arithmétiques indépendantes et permettent ainsi une capacité de calcul bien plus importante. Outre les processeurs graphiques (GPU), on compte également les FPGA (Field Programmable Gate Arrays), les processeurs de réseau neuronal (NNPU) ou convolutifs (les fameux Tensor Processing Units ou TPU de Google), mais également les accélérateurs VPU (Visual Processing Units). Il est donc particulièrement intéressant de noter qu’au-delà de la course aux opérations par seconde (ExaFLOPS), la concurrence se fait de plus en plus sur l’efficacité énergétique des processeurs, à l’image de Movidius, société créée en Irlande et finalement rachetée par Intel et qui développe des VPU. La dissipation de chaleur et l’efficacité énergétique sont aujourd’hui des facteurs critiques dans le développement des nouvelles générations et en font un enjeu de souveraineté, comme l’illustrent les tensions sino-américaines dans le domaine des semi-conducteurs.

Pour l’Europe, à la traîne pour ce qui concerne les processeurs les plus avancés, c’est un enjeu stratégique majeur. Non seulement à cause de sa dépendance croissante vis-à-vis d’acteurs extérieurs pour accéder à ces capacités de calcul, mais aussi en raison de l’importance majeure de l’IA, en particulier dans le domaine militaire. Ses champs d’application potentiels y sont multiples : amélioration des capacités d’anticipation, de réaction, de planification et de simulation, aide à la logistique, automatisation de la surveillance et du renseignement, emploi généralisé des drones, robots et véhicules autonomes ou semi-autonomes. Et ils se concrétisent rapidement : en témoigne la compétition lancée par l’US Air Force début mai 2020 pour concevoir un logiciel intelligent capable de contrôler sa flotte (à venir) de Loyal Wingman, le dernier drone quasi autonome de Boeing.

C’est tout l’enjeu du cloud de combat dont Airbus est le maître d’œuvre pour le système de combat aérien du futur, le SCAF.

Enfin, la digitalisation croissante des armées accroît également leurs besoins énergétiques, et donc potentiellement leur vulnérabilité aux pénuries. Souvent sous-estimée, la consommation énergétique de la transformation numérique est pourtant considérable : elle augmente de 8,5 % par an, selon les scénarios les plus pessimistes du rapport Villani qui estiment qu’elle pourrait représenter jusqu’à 50 % de la consommation mondiale d’électricité en 2030. Cette forte demande énergétique, qui touche aussi bien le domaine civil que le militaire, appelle des efforts de réduction de la consommation énergétique des centres de données et des processeurs. Le recours à l’IA elle-même et à la virtualisation pourrait favoriser cette dynamique : en 2016, Deepmind est ainsi parvenu à accroître de 15 % l’efficacité énergétique de ses data centers grâce à l’apprentissage machine, et IBM annonçait en décembre 2019 être parvenu à développer, en s’appuyant sur l’IA, une batterie sans métaux lourds, nickel ou cobalt.

L’enjeu des matières premières et terres rares

La plupart des technologies évoquées ci-dessus font appel à des matériaux ou terres rares qui se raréfient sous le poids de l’accroissement de la demande et dont des puissances étrangères maîtrisent la chaîne de valeur. Un exemple parmi d’autres : la domination chinoise sur l’extraction, le raffinement et la transformation des matières premières nécessaires à la production des batteries lithium-ion, qui font partie des technologies de stockage d’électricité les plus répandues et les plus performantes à ce jour. Selon un rapport du World Material Forum de 2019, 69 % des ressources naturelles de graphite (composant de l’anode) sont situées sur le territoire chinois. Les acteurs chinois dominent également la production et les capacités de transformation des composants des cathodes : ils possèdent, entre autres, environ 60 % de la production de cobalt raffiné et respectivement 39 % et 80 % des capacités de production et de transformation de nickel sulfate. Outre sa présence dans les batteries, le cobalt est aussi utilisé dans les alliages des moteurs d’avions et des aimants permanents Sm-Co (missiles). Or, en 2017, 56 % de son extraction ont été réalisés en République démocratique du Congo, et notamment dans la province du Katanga. S’assurer un accès stable à ces ressources sur le court terme et innover pour créer de nouvelles générations de batteries sans ressources rares sur le long terme est un défi majeur pour l’autonomie énergétique française et européenne.

Pour tirer le meilleur parti du potentiel formidable que recèlent les nouvelles technologies, il faut transformer les modes de préparation et de développement des capacités opérationnelles. Il faut pour ce faire concilier une vision stratégique et une aptitude à l’adaptation flexible de capacités existantes. À cet égard, les essaims de drones sont un exemple particulièrement parlant. Abandonnés par les États-Unis il y a 20 ans, ils sont aujourd’hui dans les projets de toutes les armées, portés par la multiplication des capacités des batteries et des processeurs, et nourrissent l’imaginaire des cinéastes comme cela est illustré dans le récent thriller Angel has Fallen avec une attaque spectaculaire du président américain. La rupture technologique, la surprise opérationnelle appartiennent à ceux qui adoptent l’innovation comme une source permanente d’efficacité, de supériorité et d’autonomie. À ce titre, les capacités d’innovation énergétiques, que ce soit dans la conception, l’exploitation, la production ou la gestion de l’énergie, constituent une nécessité à la fois pour l’Europe, pour notre pays et pour sa défense.

Article paru dans la revue DefTech n°08, « Développement durable : un enjeu stratégique pour les armées », janvier-mars 2020.

À propos de l'auteur

André Loesekrug-Pietri

Directeur exécutif de la Joint European Disruptive Initiative (@euroJEDI), ancien conseiller spécial de la ministre des Armées.

À propos de l'auteur

Général Jean-Paul Paloméros

Ancien Commandant Suprême Allié Transformation de l’OTAN.

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