Atteindre efficacité, rentabilité et sécurité dans l'agriculture autonome

La ferme autonome est plus réalité que fiction et a évolué avec des avancées technologiques significatives et accélérées.

En 1962, le cultivateur néerlandais Cornelis Sieling a inventé le premier tracteur autonome — l'Agri-bot. L'Agri-bot était une invention rudimentaire mais efficace qui permettait le labourage d'un champ dans les deux directions sans avoir besoin de faire demi-tour. C'était le premier tracteur de labour entièrement automatique et autonome au monde — utilisant une roue de détection 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'un rang. Il ne faisait pas d'analytique sur la profondeur de labour ou le compactage du sol. Tests, analyses et innovations étaient tous très mécaniques et faits via observation physique. En 1962, un cultivateur devait se salir les mains avec la terre, les cultures et les machines sur lesquelles nous comptions pour amener les produits sur le marché. Bien que l'Agri-bot soit la première innovation de son genre, il a servi davantage de catalyseur pour la transformation des fermes en laboratoires agricoles et a posé les bases de ce que nous appelons la ferme autonome. Ci-dessous, nous discuterons de certains des défis auxquels nous faisons face en tant que société, des façons dont l'agriculture continue de se transformer via l'expérimentation et l'innovation pour relever ces défis, l'impact de telle innovation sur l'humanité, et les opportunités technologiques qui existent pour permettre une agriculture plus autonome.

Les estimations actuelles indiquent que quelque 800 millions de personnes continuent de vivre dans la faim. D'ici 2050, la population mondiale sera de près de 10 milliards de personnes. L'industrie agricole devra produire 70 % de nourriture en plus sur une masse terrestre agrícollement rentable en déclin alors que les centres de population s'étendent sur les terres rurales agricoles. Compliquant les choses, les cultivateurs d'aujourd'hui peuvent passer jusqu'à 40 % de leur temps à réparer et préparer l'équipement. Une population de cultivateurs vieillissante, l'urbanisation croissante, la diminution de l'intérêt pour la vie à la ferme augmentent aussi les demandes sur les cultivateurs et les familles pour travailler plus longtemps. Au Canada, par exemple, on estime qu'il y aura une crise de main-d'œuvre liée aux fermes de 123 000 emplois d'ici 2030, en partie parce que 25 % des cultivateurs auront 65 ans ou plus d'ici 2025. Pour relever ce défi herculéen, il est crucial de connecter les esprits entrepreneurs collectifs des cultivateurs, partenaires et chercheurs — activés par la technologie, guidés par de véritables impératifs opportunistes qui apporteront l'ère de l'Agriculture 4.0 (Ag 4.0).

L'Ag 4.0 est, à son cœur, le partage de données par des objets (équipements, capteurs, réseaux de communication) pour améliorer la capacité de ces objets à délivrer des efficacités par la connexion et la collaboration. L'Ag 4.0 offre l'opportunité de réduire les coûts, d'améliorer les efficacités, de réduire significativement le gaspillage, et de délivrer des produits de haute qualité, sûrs et sains de la ferme à la fourchette (table). La création, la collecte et l'utilisation de ces données peuvent fournir au cultivateur des insights et opportunités pour une vaste innovation et automatisation. L'utilisation de l'intelligence artificielle, d'architectures pour l'ingestion et le traitement de données en temps réel, et de standards IoT permettant les communications appareil-à-appareil ont influencé l'évolution rapide et l'automatisation en agriculture. Les fermes d'aujourd'hui deviennent rapidement des laboratoires agricoles de pointe, et de nouvelles technologies nécessitant peu d'intervention humaine apparaissent qui aideront à relever davantage ces défis.

L'Ag 4.0 exige que les objets soient Autonomes, Connectés et Coordonnés. L'équipement autonome a la capacité d'agir indépendamment par rapport aux autres équipements, personnes, animaux, cultures et autres objets qui concurrencent l'objectif de travail principal de cet équipement. L'équipement autonome est riche en capteurs et caméras, tous fournissant un retour à une plateforme d'intelligence artificielle (IA) sur l'équipement ou à l'edge IoT. Il est nécessaire d'optimiser continuellement les complexités de ces algorithmes d'apprentissage profond et de maintenir des systèmes redondants à bord/sur capteur pour délivrer des résultats optimisés et fournir un filet de sécurité pour les événements imprévus : un être humain sur le chemin de l'équipement, la défaillance d'un autre équipement dans le champ ou une tempête soudaine qui pourrait forcer l'équipement à suspendre ses activités.

Dans les plateformes connectées, l'équipement exploitera les capteurs à bord pour communiquer externement et exploiter les capacités d'edge computing (capteurs externes). De tels dispositifs edge analyseront en continu les propriétés ambiantes (air, sol, eau, localisation) 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. Aussi, les capteurs ne doivent pas être isolés au champ. Un cultivateur peut porter des vêtements à capteurs intégrés qui fournissent leur localisation précise et position relative à tout équipement pour assurer leur sécurité. Animaux de compagnie et bétail peuvent porter des capteurs pour la même raison. Alors que l'équipement autonome ne « verra » pas une personne avant qu'il ne soit potentiellement trop tard, un véhicule connecté « saura » où se trouve tout équipement ou personne portant des capteurs, peu importe où l'équipement opère.

Enfin, le vrai saut vers la ferme automatisée sera l'environnement où l'équipement coordonnera ses activités avec d'autres équipements. Une fois connectés, la dernière position connue d'un équipement sera importante s'il devient désactivé, envoyant une alerte au cultivateur tout en demandant simultanément l'envoi d'un véhicule de remplacement et un bon de travail pour réparation à un fournisseur. Une fois l'équipement connecté, le tsunami de données disponibles nécessitera une plateforme qui peut le gérer, le synthétiser et être capable de raconter une histoire via l'analytique aux cultivateurs, investisseurs, partenaires, et à l'équipement lui-même. Imaginez des capteurs météo fournissant un retour à l'équipement où la probabilité d'un orage n'impactera qu'une partie de la ferme, suspendant les opérations dans ce champ tout en permettant à l'équipement ailleurs de continuer.

La vraie connectivité se produira quand les équipements autonomes et connectés opéreront de manière holistique. Non seulement l'équipement saura où il est et pourra s'auto-diagnostiquer et comprendre où il est par rapport aux autres pièces autonomes et connectées sur la ferme, mais il aura accès à d'autres informations pertinentes. Quand l'irrigation est censée être allumée pour permettre à l'équipement de quitter la zone avant l'irrigation, prendre des informations des systèmes d'IA qui peuvent dire où une irrigation supplémentaire est nécessaire, ou un labour additionnel est requis pour contrôler les mauvaises herbes et les parasites. L'agriculture deviendra aussi une opération 24×7 pendant la saison de croissance. La lumière du jour et la fatigue ne seront plus des inhibiteurs au travail.

La ferme autonome est plus réalité que 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 de machines guidées et dirigées par satellite à des équipements plus pleinement autonomes qui peuvent faire des ajustements automatiques en temps réel basés sur des capteurs d'air, de sol et d'humidité embarqués. 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'« app ». Cette évolution sera la feuille de route qui aligne les besoins mondiaux des consommateurs en nourriture aux besoins des cultivateurs en efficacité, rentabilité, santé et sécurité.