La voie vers une agriculture autonome efficace, rentable et sûre

La ferme autonome est plus une réalité qu'une fiction et a évolué et accéléré des avancées technologiques significatives.

En 1962, le producteur néerlandais Cornelis Sieling a inventé le premier tracteur autonome - l'Agri-bot. L'Agri-bot était une invention brute mais efficace qui permettait de labourer un champ dans les deux sens sans avoir à faire demi-tour. Il s'agissait du premier tracteur de labour autonome entièrement automatique au monde - utilisant une roue de jauge dans le sillon pour la navigation. Cornelis n'avait pas d'ordinateur de bord ni de capteurs IoT (internet des objets) pour indiquer sa position au bout d'une rangée. Il n'effectuait pas d'analyses sur la profondeur de labour ou le compactage du sol. Les tests, les analyses et l'innovation étaient tous très mécaniques et effectués via l'observation physique. En 1962, un producteur a dû se salir les mains avec la terre, la récolte et les machines sur lesquelles nous comptions pour mettre les produits sur le marché. Alors que l'Agri-bot était la première innovation de ce type, il a plutôt servi de catalyseur pour la transformation des fermes en laboratoires agricoles et a ouvert la voie à ce que nous appelons la ferme autonome. Ci-dessous, nous discuterons de certains des défis auxquels nous sommes confrontés en tant que société, des façons dont l'agriculture continue de se transformer par l'expérimentation et l'innovation pour relever ces défis, de l'impact d'une telle innovation sur l'humanité et des opportunités technologiques qui existent pour permettre une plus grande autonomie agriculture.

Les estimations actuelles indiquent que quelque 800 millions de personnes continuent de vivre dans la faim. En 2050, la population mondiale atteindra près de 10 milliards de personnes. L'industrie agricole devra produire 70 % de nourriture en plus sur une masse terrestre agricolement rentable en déclin à mesure que les centres de population se répandront dans les terres agricoles rurales. Pour compliquer les choses, les producteurs d'aujourd'hui peuvent passer jusqu'à 40 % de leur temps à réparer et à préparer l'équipement. Une population de producteurs vieillissants, une urbanisation croissante, un intérêt décroissant pour la vie à la ferme augmentent également la demande des producteurs et des familles de travailler de plus longues heures. Au Canada, par exemple, on estime que d'ici 2030, il y aura une crise de la main-d'œuvre liée à l'agriculture de 123 000 emplois, en partie parce que 25 % des producteurs auront 65 ans ou plus d'ici 2025. Pour relever ce défi herculéen, il est essentiel de connecter les esprits d'entreprise collectifs des producteurs, des partenaires et des chercheurs - activés par la technologie, guidés par de véritables impératifs opportunistes qui amèneront l'ère de l'Agriculture 4.0 (Ag 4.0).

Ag 4.0 est, à la base, le partage de données par objets (équipement, capteurs, réseaux de communication) pour améliorer la capacité de ces choses à fournir des efficacités grâce à la connexion et à la collaboration. Ag 4.0 offre la possibilité de réduire les coûts, d'améliorer l'efficacité, de réduire considérablement les déchets et de fournir des produits de haute qualité, sûrs et sains de la ferme à la fourchette (tableau). La création, la collecte et l'utilisation de ces données peuvent fournir au producteur avec des idées et des opportunités pour une vaste innovation et automatisation. L'utilisation de l'intelligence artificielle, des architectures pour l'ingestion et le traitement des données en temps réel et les normes IoT permettant les communications d'appareil à appareil ont influencé l'évolution rapide et l'automatisation de l'agriculture. Les fermes d'aujourd'hui se transforment rapidement en laboratoires agricoles à la pointe de la technologie, et de nouvelles technologies qui nécessitent peu d'intervention humaine font leur apparition et aideront à relever ces défis.

Ag. 4.0 exige que choses être autonome, connecté et coordonné. Un équipement autonome a la capacité d'agir indépendamment par rapport à d'autres équipements, personnes, animaux, cultures et autres objets qui sont en concurrence avec l'objectif de travail principal de cet équipement. L'équipement autonome est riche en capteurs et en caméras, qui fournissent tous un retour à une plate-forme d'intelligence artificielle (IA) sur l'équipement ou à la périphérie de l'IoT. Il est nécessaire d'optimiser en permanence la complexité de ces algorithmes d'apprentissage en profondeur et de maintenir des systèmes redondants embarqués/sur capteur pour fournir des résultats optimisés et fournir un filet de sécurité pour les événements imprévus :un être humain sur le chemin d'un équipement, la défaillance d'un autre élément de équipement sur le terrain ou un orage soudain qui pourrait forcer l'équipement à suspendre ses activités.

Dans les plates-formes connectées, l'équipement tirera parti des capteurs embarqués pour communiquer avec l'extérieur et exploiter les capacités de calcul de pointe (capteurs externes). Ces dispositifs périphériques analyseront en permanence les propriétés ambiantes (par exemple, l'air, le sol, l'eau, l'emplacement) et fourniront cette analyse au modèle d'IA d'un équipement pour garantir que l'équipement reste (par exemple) dans les limites de propriété identifiées. De plus, les capteurs n'ont pas besoin d'être isolés du terrain. Un producteur peut porter des vêtements à capteur intégré qui fournissent leur emplacement précis et leur position relative par rapport à tous les équipements pour assurer leur sécurité. Les animaux domestiques et le bétail peuvent porter des capteurs pour la même raison. Alors qu'un équipement autonome ne « verra » pas une personne avant qu'il ne soit peut-être trop tard, un véhicule connecté « saura » où se trouve un équipement ou une personne portant un capteur, quel que soit l'endroit où l'équipement fonctionne.

Enfin, le véritable saut vers la ferme automatisée sera l'environnement où l'équipement coordonnera ses activités avec d'autres équipements. Une fois connecté, le dernier emplacement connu d'un équipement sera important s'il devient désactivé, en envoyant une alerte au producteur tout en demandant simultanément l'envoi d'un véhicule de remplacement et un ordre de travail pour réparation à un fournisseur. Une fois l'équipement connecté, le tsunami de données disponibles nécessitera une plate-forme capable de le gérer, de le synthétiser et de pouvoir ensuite raconter une histoire par le biais d'analyses aux producteurs, aux investisseurs, aux partenaires et à l'équipement lui-même. Imaginez des capteurs météorologiques fournissant une rétroaction à l'équipement où la probabilité d'un orage n'affectera qu'une partie de la ferme, suspendant les opérations dans ce champ tout en permettant à l'équipement ailleurs de continuer.

Une véritable connectivité se produira lorsque les équipements autonomes et connectés fonctionneront de manière holistique. Non seulement l'équipement saura où il se trouve et pourra s'auto-diagnostiquer et comprendre où il se trouve par rapport aux autres éléments autonomes et connectés de la ferme, mais il aura accès à d'autres éléments d'information pertinents. Lorsque l'irrigation doit être activée pour se permettre de sortir de la zone avant l'irrigation, prenez des informations des systèmes d'IA qui peuvent indiquer où une irrigation supplémentaire est nécessaire, ou un labour supplémentaire est nécessaire pour contrôler les mauvaises herbes et les ravageurs. L'agriculture deviendra également une opération 24 × 7 pendant la saison de croissance. La lumière du jour et la fatigue ne deviennent plus des freins au travail.

La ferme autonome est plus une réalité qu'une fiction et a évolué et accéléré des avancées technologiques significatives depuis Cornelis. Des entreprises comme John Deere ont développé et affiné des équipements agricoles autonomes allant des machines guidées et dirigées par satellite à des équipements plus entièrement autonomes qui peuvent effectuer des ajustements automatiques en temps réel basés sur des capteurs d'air, de sol et d'humidité intégrés. Au fur et à mesure que le développement autonome de l'Ag 4.0 mûrit, les innovations produiront une nouvelle évolution vers l'Ag 5.0, où les résultats seront axés sur des plateformes connectées et coordonnées. La ferme devient rapidement l'"application". Cette évolution sera la feuille de route qui aligne les besoins alimentaires des consommateurs mondiaux sur les besoins des producteurs en matière d'efficacité, de rentabilité, de santé et de sécurité.