Un jumeau numérique pour l’agriculture

Début 2020, Capgemini a prédit que grâce aux avancées technologiques, les fermes verticales deviendront bientôt une réalité. Il a déclaré que parce que les fermes verticales n’utilisent pas de sol, peu d’eau (par rapport aux pratiques agricoles traditionnelles) et une combinaison d’éclairage naturel et artificiel, elles peuvent produire des cultures de manière plus durable que l’agriculture traditionnelle.

À l’époque, Luc Baardman, expert en innovations numériques chez Capgemini, a déclaré : « Avec des entreprises telles que Signify et Valoya qui continuent de développer de meilleures solutions d’éclairage, les coûts d’exploitation d’une ferme verticale diminueront également. »

Intelligent Growth Solutions (IGS) est une start-up écossaise qui espère fournir une technologie qui a des avantages immédiats pour les agriculteurs. « La technologie a oublié l’agriculture », a déclaré Dave Scott, directeur technique d’IGS. « Les agriculteurs sont tellement reconnaissants quand vous leur donnez quelque chose de simple. »

Scott a une formation en ingénierie et a dit qu’il avait l’habitude d’être envoyé partout dans le monde pour réparer la machinerie lourde. Décrivant comment IGS a été formé, il a déclaré: « Il y a huit ans, j’ai été présenté à un agriculteur excentrique qui avait une vision incroyable et une idée scandaleuse. »

IGS a été semé à partir de cette expérience agricole pratique et de cette connaissance de l’économie agricole avec le savoir-faire technologique de Scott. « S’il savait à quel point c’était ridicule, il ne l’aurait jamais demandé », a déclaré Scott. L’idée était de construire un contrôle et une analyse absolus et en temps réel sans frais.

Mais lorsque le duo a divisé le problème en blocs de construction, « nous avons atteint 95% de la vision assez rapidement », a-t-il déclaré.

L’IGS se concentre sur l’agriculture contrôlée en intérieur, mais savoir pourquoi certaines cultures prospèrent n’est pas bien compris. « La lumière, la nutrition des plantes, l’air, l’accumulation de gaz, le recyclage de l’eau, les conditions météorologiques et la pluie – les combinaisons sont infinies et chaque étape de la croissance est différente », a déclaré Scott. « La phyto-science est massivement mal comprise. Nous comprenons mieux le fonctionnement d’un poisson que d’une plante.

Selon Scott, dans l’agriculture, beaucoup de connaissances sont dans la tête de différentes personnes. « Les agriculteurs ont beaucoup de secrets commerciaux », a-t-il déclaré. « Ils connaissent des pépites d’informations sur les cultures qu’ils cultivent. »

En collaboration avec des phytopathes, IGS a développé des recettes spécifiques qui incluent des variations de paramètres tels que la lumière, l’eau, les nutriments, l’humidité et la température. Peaufiner ceux-ci peut augmenter le rendement, améliorer la qualité ou offrir une durée de conservation plus longue pour les légumes, a déclaré Scott, ajoutant: « Nous essayons des choses à la volée. »

Un peu comme une simulation de jumeau numérique de machines industrielles, IGS est capable de modifier un ou deux paramètres de la recette et de voir l’effet sur l’usine, a-t-il déclaré. « Les combinaisons sont infinies. »

Une grande partie de la machinerie utilisée par IGS est alimentée par des contrôleurs logiques programmables conçus pour fonctionner pendant de nombreuses années sans erreur. La société adapte également des capteurs moins robustes pour des fonctions spécifiques qui peuvent n’être nécessaires que pendant quelques semaines. « Nous pouvons microgérer ces capteurs dans nos installations de Dundee pour améliorer les recettes de nos machines », a déclaré Scott.

En effet, IGS vend une combinaison de la machine pour la culture des plantes et d’une recette basée sur les données qui utilise un logiciel pour définir des paramètres spécifiques affectant la croissance des plantes, afin d’obtenir le bon résultat pour ses clients. « Toutes les six semaines, vous recevez des recettes améliorées », a déclaré Scott. « Nous apportons des améliorations ponctuelles aux cultures que vous cultivez via le cloud. Que vous ayez une machine en Antarctique ou en Arabie saoudite, vous obtenez les mêmes résultats en termes de récolte. Vous pouvez cultiver n’importe quoi avec un programme qui fonctionne, mais le coût de le faire est différent.

Du point de vue de l’infrastructure technologique, IGS scanne les cultures à l’aide de caméras qui capturent des images bidimensionnelles et tridimensionnelles. Il utilise également des capteurs pour mesurer l’eau et les nitrates. Les données sont rassemblées dans le cloud Microsoft Azure.

À l’heure actuelle, les gens sont habitués à analyser l’impact des changements apportés aux différents paramètres de croissance des plantes, et pour Scott, la prochaine étape consiste à utiliser l’intelligence artificielle pour trouver de nouvelles recettes. « Nous voulons que la machine examine les données historiques et suggère les changements que nous devons apporter pour obtenir un résultat souhaitable », a-t-il déclaré.

Par exemple, a-t-il dit, un laps de temps des images prises sur 18 mois peut être analysé avec la reconnaissance d’image accélérée par Nvidia pour comprendre la croissance des plantes.

Il est clair qu’il y a un coût, qui, au moins à court terme, est susceptible de limiter la mesure dans laquelle les techniques d’agriculture numérique utilisées par IGS, et les entreprises proposant l’agriculture verticale, peuvent évoluer. « Nous n’allons pas nourrir le monde », a déclaré Scott, mais il voit des opportunités dans des créneaux spécifiques : « Si nous pouvons cultiver des superaliments appropriés avec les bons minéraux, les gens verraient de la valeur. »

Pour certaines cultures, les kilomètres alimentaires peuvent également être un facteur, où quelque chose peut être cultivé localement plutôt que having à importer de milliers de kilomètres, a-t-il ajouté.

D’autres opportunités existent dans la culture d’ingrédients pour les parfums et pour certains vaccins.

D’après la conversation avec Scott, un autre domaine d’application possible pourrait être d’aider les agriculteurs traditionnels. « Les agriculteurs utilisent du diesel rouge et vous en utilisez une énorme quantité », a-t-il déclaré.

Cela signifie que beaucoup d’énergie va dans l’agriculture traditionnelle. Et en plus des besoins énergétiques, a déclaré Scott: « Les conditions météorologiques deviennent de plus en plus extrêmes. Chaque année, il y a le risque d’un voile blanc complet par rapport à une croissance suffisante pour les supermarchés, qui ont des conditions commerciales dures. Obtenir un équilibre peut être très difficile à justifier.

Bien que cela ne soit peut-être pas sur la feuille de route immédiate d’IGS, il existe clairement des possibilités d’utiliser l’agriculture intérieure totalement contrôlée pour exécuter des simulations qui fournissent des données pour aider les agriculteurs à obtenir de meilleurs résultats de leurs cultures. Il est également possible d’utiliser l’agriculture d’intérieur pour développer des semis plus résilients pour les agriculteurs, a déclaré Scott.