25/09/2019
Interview d'Hervé Glotin, Directeur scientifique de la mission Sphyrna Odyssey
Interview publiée dans la revue Marine & Océans (3ème trimestre 2019) www.marine-oceans.com
"L'enjeu est de décrire pour la première fois les cycles de vie des grands sondeurs"
Propos recueillis par Corentin Lachance
Corentin Lachance : Que peuvent écouter les hydrophones utilisés pendant la Mission Sphyrna Odyssey ?
Hervé Glotin : Les fréquences de 8HZ à 200KHZ, c’est à dire de la baleine à bec jusqu’au rorqual commun, la plus grande baleine de Méditerranée. Les hydrophones sont fixés sous la coque de chacun des drones Sphyrna que nous mettons en œuvre - que nous préférons appeler Navires laboratoires autonomes (NLA) -, qui offrent par leur forme et leur stabilité une qualité d’écoute exceptionnelle.
C.L. : Vous utilisez une carte-son baptisée Jason. Quelle est sa spécificité et à quoi sert-elle précisément ?
H. V. : La carte Jason a été conçue par l'université de Toulon, la plateforme SMioT et le LiS pour des enregistrements avancés en bioacoustique en cinq voies à très haute définition, c'est à dire à très haute fréquence d'échantillonnage. On enregistre à 1 million de point par seconde x 5 voies. Cela permet de réduire la dimension de l'antenne acoustique (la distance entre les hydrophones), et donc d'embarquer des antennes miniatures, comme sur les drones, tout en étant toujours capables de mesurer les positions des cétacés par triangulation des signaux reçus.
C.L. : Jusqu’à quelle profondeur pouvez-vous écouter les cétacés ?
H. V. : à 2 km mètres de profondeur, et un rayon de détection de plus de 6 km
C.L. : Comment évoluent les navires autonomes à partir desquels vous les écoutez ?
H. V. : Ils sont programmés par des ingénieurs de la société Sea Proven depuis un navire-base sur lequel est installée notre équipe scientifique.
C.L. : A quelle vitesse évoluent-ils ?
H. V. : La mesure acoustique se fait toujours en dérive soit à un noeud environ, ceci pour éviter le bruit acoustique et garantir la qualité de la mesure. En revanche, la vitesse de déplacement des drones pour se positionner se situe entre 5 à 7 nœuds.
C.L. : A quelle distance du navire-base évoluent-ils ?
H. V. : Jusqu’à une dizaine de milles, soit près de 18 kilomètres.
C.L. : Pourquoi faut-il un navire-base ?
H. V. : La loi française qui s’applique à ces navires autonomes immatriculés en France tâtonne encore sur ce sujet des drones maritimes et exige, en l’état, qu’ils soient administrativement rattachés à un navire avec capitaine et équipage. Mais ils pourraient tout à fait, aujourd’hui, être programmés, par connexion satellite, depuis un PC opérationnel installé à Monaco ou ailleurs.
C.L. : Quelle distance maximale y aura-t-il entre les deux navires autonomes que la mission met en oeuvre ?
H. V. : Jusqu’à vingt milles soit près de 36 kilomètres, le navire-base au centre.
C.L. : Quelles vont être vos principales zones de travail ?
H. V. : Au sud de Monaco et de St Tropez, des îles d’Hyères, et le canyon des stoechades, de Toulon et de Cassis, où l’on sait pouvoir compter sur une présence importante de cachalots. Egalement dans les canyons dans le golfe de Gênes pour travailler avec les Ziphius c. (baleines à bec de Cuvier). Puis nous allons travailler sur un canyon en face de Barcelone, au Nord des Baléares dans une zone prioritaire pour notre partenaire l’ACCOBAMS, sur des sommets sous-marins entre les Baléares et la Corse, et enfin sur des canyons à l’Ouest de la Corse (Girolata).
C.L. : Quelle est la nature de votre collaboration avec l’ACCOBAMS, l’un des grands partenaires de cette mission ?
H. V. : Des scientifiques anglais mandatés par l’ACCOBAMS vont mettre en œuvre une ligne souple de trois ou quatre hydrophones sur environ 30 mètres de long, appelée towed array. Pendant une dizaine de jours, dans les eaux des Baléares riches en baleines, cette ligne va être tirée par l’un des deux drones (ce qui est nécessaire dans ce protocole pour que la ligne soit tendue et droite). Le but est de comparer cette méthode classique avec celle que nous mettons en œuvre dans le cadre de notre mission, c’est à dire l'antenne rigide pentaphonique du Sphyrna utilisée en dérive donc en silence pour des détections optimales à plusieurs km.
C.L. : Pourquoi mettre en œuvre ce dispositif dynamique sur cette mission et pour quels objectifs ?
H. V. : L’ACCOBAMS, partenaire prestigieux de notre Mission, souhaite mieux connaître notre protocole inédit au niveau international. Les Sphyrna sont en effet les premiers drones au monde équipés d'une antenne rigide sous leur quille permettant une trajectographie de cétacés à plusieurs km de distance. Nous nous devons donc de comparer notre approche avec les towed arrays utilisée depuis 40 ans. L’objectif est d’estimer la densité des cétacés (ici les cachalots). Nous comparerons nos résultats respectifs. Ce n'est pas une compétition mais bien de la science avec la comparaison de deux protocoles.
C.L. : Quelle est l’utilité de ces écoutes pour la science et pour le grand public ?
H. V. : Pour la science, l’enjeu est de décrire pour la première fois les cycles de vie (chasse, repos) de grands sondeurs comme le cachalot, le Ziphius, le dauphin Risso, le Globicéphale qui vivent plus de 80 % de leur vie en dessous de 500 mètres d’eau et que l’on connaît à peine. C’est de voir s’ils changent de comportement en présence de bateaux bruyants comme par exemple les ferries qui sillonnent la Méditerranée. C’est également d’estimer la densité de ces espèces et de quelques autres comme le grand dauphin et le rorqual commun, la seconde plus grande baleine de la planète. Pour le grand public, l’objectif est de restituer en 3D les abysses de la Méditerranée, le royaume de ces grands plongeurs, là où passent à peine les sous-marins… Nous allons restituer leurs évolutions, leurs trajectoires, en un mot leurs comportements en réalité virtuelle à l’attention de tous, sur Internet ou dans les musées, à partir de ces outils désormais courants que sont les casques de réalité virtuelle, les écrans interactifs et les bornes-son.
C.L. : Pourquoi cela n'a-t-il jamais été fait depuis le temps que des scientifiques suivent les cétacés dans le monde entier ?
H. V. : Car l’approche classique des scientifiques depuis des années est de « taguer » avec agression ces animaux lorsqu’ils sont en surface. Nous allons, pour notre part, et c’est une Première, les écouter durant leur évolution dans les abysses, en déduire des connaissances sur ce milieu très profond dont sa qualité en termes de proies... Et ce en respectant les consignes les plus modernes de ne pas perturber la faune étudiée.
C.L. : Comment peut-on reconstituer le comportement d'un cétacé sans le voir, et même parvenir à "visualiser" ce comportement uniquement à partir des sons ?
H. V. : Le son émis par les animaux remplit des fonctions fondamentales : il leur permet de communiquer entre eux, de se localiser, de "voir" leur proie. En écoutant leurs sons, en les localisant et en les classant, on suit leur activité, leur déplacement, leur approche aux proies, leurs communications, en un mot leur vie.
C.L. : Vous dites pouvoir observer les animaux de face, de dos, à gauche ou à droite, sans aller à leur contact. Comment est-ce réalisable ?
H. V. : Simplement en plaçant les deux drones intelligemment (ce qui va nous amener à devoir réfléchir vite et bien !) C'est comme une partie d'échec. Nous allons déplacer chaque drone, en restant à distance raisonnable d’un animal suivant les consignes de Pelagos, en restant à sa gauche et à sa droite. Le son de chaque émission de l’animal sera capté simultanément par les deux drones, ce qui nous donnera une « vue » à deux facettes, et donc des informations plus précises sur les formes d’émission et le comportement du cétacé. On va pouvoir également construire avec nos mesures GPS, gyroscopes, compas 3D et accéléromètres 3D, un ‘super’ observatoire acoustique formé de l’association virtuelle de deux drones en un système unique et rigide.
Ce super observatoire pourrait faire 10 à 15 km de large. Il permettra d’apprendre, par le recours à l’intelligence artificielle, les différences gauche/droite et avant/arrière des sonars de ces animaux. Les modèles par apprentissage, réseau de neurones notamment, simulant vaguement les neurones de nos cerveaux, permettent d'apprendre la forme des sons, de les classer, de les reconnaître. C'est ce que l'on fera sur tous les signaux observés pour en tirer le plus de connaissances.
C.L. : Voulez-vous dire que les sonars de ces animaux ne sont pas placés, pour chaque espèce, au même endroit et que les scientifiques ne savent pas, à ce jour, où ils sont situés ?
H. V. : Les productions des signaux sonars de ces animaux sont encore mystérieuses, même pour ceux qui ont pu être étudiés en aquarium. Elles le sont donc encore plus, vous l’imaginez bien, dans leur milieu naturel, à des profondeurs de 500 ou 1000 mètres. Le fonctionnement des organes acoustiques de ces animaux ne sont pas bien connus, notamment leur déformation à forte pression à de telles profondeurs. Ces questions sont à la base de recherches innovantes bioinspirées.
C.L. : Comment est composée votre équipe ?
H. V. : Notre équipe pour cette exploration est composée de Maxence Ferrari, Marion Poupard et Paul Best, Phd students sous ma direction en bioacoustique des cétacés, experts en détections, trajectographie acoustique passive et classification des signaux par deep learning (IA apprentissage profond). Ainsi que de Julie Patris, professeur en physique et docteur en astrophysique à l'université de Marseille, qui finit sa thèse en localisation de mysticètes sous ma direction, et de Franck Malige, docteur et professeur en mathématique, bioacousticien. Enfin notre équipe est renforcée par Pascale Giraudet, professeur en biologie, docteur en neurophysiologie, bioacousticienne (UTLN LIS), Jean-Marc Prévot, ingénieur informatique à UTLN, expert en réseau et Pierre Draps, chercheur CNRS au LIS en photogrammétrie. C’est une équipe transversale d’experts pour cette mission exceptionnelle.
C.L. : Quel est l’intérêt d’utiliser des drones ou navires autonomes plutôt que des navires avec équipage ?
H. V. : Outre sa mobilité, un navire autonome comme le Sphyrna offre au spécialiste de bioacoustique que je suis, un autre atout maître qui est son silence en dérive, moteur coupé. Dans cet usage, on élimine les bruits de pression de l’eau sur le bateau qui pourraient nuire à la qualité des enregistrements. Il est trop délicat de faire, en dérive, des écoutes depuis un bateau avec équipage aux sources de bruits multiples et à grande portance. D’autre part, contrairement à un bateau plus lourd et à grand tirant d’eau avec équipage, le navire autonome est naturellement très stable même en dérive. A tout cela s’ajoute enfin une dimension économique, le navire autonome offrant un meilleur rapport qualité-prix en termes de mise en œuvre.
Le drone a 1 tonne de charge utile en énergie et en capteurs divers, comme les caméras 3D et les senseurs physico-chimiques de polluants que nous installons également.
