Agriculture automatisée: les robots, les drones et l’IA peuvent-ils nous sauver de la famine ?

L'agriculture a parcouru un long chemin au cours du siècle dernier. Nous produisons plus de nourriture que jamais – mais notre modèle actuel n’est pas durable et, à mesure que la population mondiale approche la barre des 8 milliards, les méthodes modernes de production alimentaire devront être radicalement transformées si elles veulent continuer à fonctionner. en haut. Mais heureusement, il existe toute une gamme de nouvelles technologies qui pourraient rendre cela possible. Dans ces séries, nous explorerons certaines des nouvelles solutions innovantes sur lesquelles travaillent les agriculteurs, les scientifiques et les entrepreneurs pour garantir que personne n'ait faim dans notre monde de plus en plus peuplé.

Dans l’ouvrage fondateur de Thomas Malthus – bien que souvent critiqué – de 1798, Un essai sur le principe de population, l’économiste a adopté une vision à long terme de l’histoire de l’humanité, observant que les populations humaines, lorsqu’elles disposent d’une abondance de nourriture, grandissent jusqu’à mettre à rude épreuve leurs ressources, auquel cas la pénurie s’installe. « La famine semble être la dernière et la plus terrible ressource de la nature », a-t-il déclaré. « Le pouvoir de la population est si supérieur au pouvoir de la terre de produire de la nourriture pour l’homme, que la mort prématurée doit, d’une manière ou d’une autre, frapper la race humaine. »

Aussi poétique que soit la prédiction de Malthus, elle ne s’est pas réalisée. Au lieu de cela, des révolutions dans l’industrie et l’agriculture se sont produites, et avec elles, une augmentation substantielle de la production et du commerce de produits alimentaires. Les optimistes ont gagné, tandis que Malthus est devenu le saint patron des économistes cinglés, un prédicateur en lambeaux dans les rues de l’histoire.

Bien que les économistes modernes et les utopistes technologiques considèrent Malthus avec mépris, ses arguments étaient raisonnables compte tenu des preuves de l’époque. Peut-être que les nouvelles technologies qui ont permis l’énorme croissance démographique des derniers siècles n’ont pas mis fin à la possibilité d’une catastrophe malthusienne, mais l’ont simplement retardée? L’humanité a pu croître bien au-delà de ce que Malthus aurait pu imaginer – des estimations approximatives estiment que la population mondiale en 1800, elle comptait entre 890 et 980 millions de personnes, alors qu'aujourd'hui la population mondiale dépasse les 7,4 milliards. Mais pour combien de temps cette tendance peut-elle durer? continuer?

L'ONU s'attend la population mondiale devrait atteindre 8,5 milliards d'ici 2030 et 9,7 milliards d'ici 2050. Une grande partie de la population mondiale est concentrée en Chine et en Inde; chacun de ces pays compte actuellement plus d’un milliard d’habitants, et la population de l’Inde devrait dépasser celle de la Chine d’ici 2022.

Les nouvelles technologies et techniques agricoles ont évité les graves famines prédites par Malthus. Même si autrefois les humains devaient planter les graines à la main au hasard, les semoirs permettaient aux agriculteurs de les semer en lignes longues et uniformes. Avec des tracteurs à vapeur, les agriculteurs pouvaient labourer de vastes étendues de terre, sans avoir besoin de bœufs lents. Les batteuses réduisaient les nombreuses heures consacrées au battage manuel.

Alors que la population mondiale atteint des sommets de plus en plus stupéfiants et que la croissance économique permet une plus grande consommation, le monde pourrait avoir besoin d’une autre révolution agricole pour se maintenir.

L’une des réponses au problème réside peut-être dans l’automatisation. Alors que l’agriculture est devenue de plus en plus automatisée au cours des 200 dernières années, le processus ne fait que s’accélérer. Les nouvelles technologies, et en particulier les troupeaux, permettent aux agriculteurs d'améliorer l'efficacité de leurs cultures et de leur élevage, ainsi que de neutraliser rapidement les menaces telles que les maladies ou la sécheresse.

Les drones pourraient être les ouvriers agricoles du futur

« Ce mot est quelque peu stigmatisé », déclare le Dr Lav Khot, professeur à l'Université de l'État de Washington et spécialiste de la gestion des cultures spécifiques à un site. le terme « drone ». De nombreux partisans des utilisations commerciales des drones préfèrent des termes tels que « systèmes aériens sans pilote », une expression plus longue dépourvue du sens verbal. coup de poing. Il n’est pas difficile de comprendre pourquoi: pour beaucoup, le mot « drone » évoque du matériel militaire, des machines volantes qui larguent des bombes ou espionnent des cibles d’en haut.

Des chercheurs comme Khot expérimentent différentes manières d’utiliser les drones dans l’agriculture, transformant ces épées en socs de charrue. Pour les producteurs, l’une des utilisations les plus intéressantes des drones est l’imagerie des cultures. À l’aide de drones équipés de capteurs multispectraux, les agriculteurs étudient leurs terres et prennent des images qui révèlent des éléments tels que la fertilité de parcelles spécifiques de sol, la quantité d’eau dont les cultures ont besoin, etc.

Dans le passé, les agriculteurs devaient s'appuyer sur l'imagerie satellite pour obtenir des cartes aussi détaillées de leurs terres, ce qui prenait beaucoup de temps. L'imagerie satellite implique souvent des intervalles de 14 jours, a expliqué Khot à Digital Trends, et des problèmes peuvent survenir en raison de la couverture nuageuse ou d'autres facteurs. Avec les drones, « vous pouvez l’obtenir quand vous le souhaitez, hypothétiquement ».

Ce délai d’exécution rapide n’est pas seulement pratique; dans les cas où les plantes sont affectées par des maladies ou des ravageurs, cela peut faire la différence entre sauver une récolte ou la voir mourir. Parler au Guardian, Salman Siddiqui, chercheur à l'Institut international de gestion de l'eau, explique comment l'imagerie par drone peut être utilisée pour détecter les maladies et autres facteurs de stress chez les plantes. "L'activité photosynthétique diminue, ce qui affecte la chlorophylle", a-t-il déclaré. peut détecter ces changements à un stade précoce, avant que les problèmes ne deviennent si graves qu'ils produisent des signes indiquant que les humains peuvent voir.

En effet, la chlorophylle, la molécule qui donne aux feuilles leur teinte verte, attire la lumière visible tout en réfléchissant une grande quantité de lumière infrarouge. Lorsqu’une plante est en mauvaise santé, elle réfléchit davantage la lumière visible qui la frappe et réfléchit moins d’ondes infrarouges. L'imagerie infrarouge peut montrer aux agriculteurs si leurs plantes reflètent des quantités anormales de lumière, les alertant ainsi des problèmes.

Agriculture, rencontre avec l'automatisation

L’un des principaux projets de Khot se concentre actuellement sur l’irrigation, en expérimentant différents techniques d'irrigation et les quantités d'eau, et en utilisant l'imagerie par drone pour suivre la santé ultérieure des plantes. Prenons l’exemple de l’irrigation souterraine. Il s'agit d'un processus dans lequel des tubes qui gouttent l'eau sont placés sous la surface du sol, délivrant l'eau directement aux racines des cultures. Khot et son équipe ajustent l'emplacement des tubes en les testant à 15 ou 30 centimètres sous la surface des vignes.

Ils ajustent la quantité d'eau utilisée dans le cadre de leurs recherches et utilisent l'imagerie par drone pour cartographier les cultures, des tests « pour voir si nous pouvons atteindre 60 pour cent ou 30 pour cent, et que la plante puisse quand même pousser et produire une aussi bonne production ». rendement."

Khot travaille également avec l'irrigation au-dessus de la surface, testant les arroseurs basés à basse altitude (pas plus d'un pied au-dessus du sol). surface) et en rapprochant les arroseurs de la canopée, ce qui devrait réduire l'évaporation qui se produit lorsque l'eau passe à travers l'air.

Les recherches de Khot pourraient prendre une nouvelle importance à mesure que le changement climatique se développe. « À Washington, en 2015, nous avons enregistré la température la plus élevée depuis plusieurs années », a déclaré Khot, une évolution qui pourrait être le résultat du changement climatique. Pour se préparer aux années plus chaudes, Khot et ses collègues chercheurs testent différentes variétés de haricots pinto pour voir comment ils réagissent à différentes quantités d'eau. Cela devrait les aider à découvrir quels haricots constitueront un meilleur investissement pour les agriculteurs si les températures augmentent à l’avenir.

Toutes les utilisations des drones n’impliquent pas l’imagerie. Un projet décrit par Khot est délicieusement simple. Voulant expérimenter un modèle plus grand d'UAS, un Yamaha RMAX — un hélicoptère sans pilote qui a été populaire en Le Japon pour la pulvérisation — Khot et son équipe ont trouvé une solution intelligente à un problème qui tourmente Washington Les agriculteurs.

Les cerises sont l’une des principales cultures de l’État de Washington et elles sont confrontées à un ravageur commun et inquiétant: la pluie. "Lorsque la cerise est mûre, elle a une teneur élevée en sucre et sa peau devient très fine", explique Khot. Lorsque l’eau de pluie tombe sur les vergers de cerisiers, elle peut rester sur la canopée et les cerises à peau fine l’absorbent. À mesure que les cerises absorbent l’humidité, elles commencent à gonfler et à se fendre.

Les producteurs de cerises peuvent essayer de minimiser les dégâts causés par les pluies en récoltant rapidement les cerises ou en secouant les branches pour évacuer une partie de l'eau. Khot a piloté un RMAX à basse altitude – de 35 à 50 pieds – au-dessus des vergers pour disperser l'eau des canopées. C’est une méthode plus efficace que de secouer manuellement les cerisiers à la main ou à l’aide d’un ventilateur – et bien moins coûteuse que d’embaucher un pilote d’hélicoptère pour venir le faire – mais pas infaillible. « Les vergers ici, dans l’État de Washington, ne sont pas tous plats; nous avons une pente, et donc chaque année, il y a des accidents à cause de cela », a déclaré Khot.

Bien plus que de simples robots volants

Les drones semblent être un outil prometteur pour les agriculteurs, mais ils ne sont pas les seuls exemples d’automatisation qui déferle sur le monde agraire. Les vrilles robotiques se répandent dans tous les aspects de l’agriculture, apportant une touche froide même à la partie la plus intime de la journée d’un agriculteur: la traite des vaches.

Les machines gérant le processus de traite semblent être une victoire pour les agriculteurs. La traite manuelle est rare aujourd’hui – après tout, qui a envie de passer des heures par jour à presser les trayons des vaches et à subir les regards jaloux des veaux? – car les agriculteurs utilisent des machines pour pomper le lait depuis des années maintenant. Ces machines nécessitaient cependant une intervention humaine; les agriculteurs devaient encore attacher les gobelets aux trayons des vaches et rester là pendant que les machines pompaient le lait.

Avec une technologie plus moderne, le processus de traite peut être effectué sans même cette légère intervention humaine. Les systèmes de traite avancés permettent aux vaches de s'approcher d'un robot de traite quand elles en ont envie. La vache, entraînée par son propriétaire, monte sur une assiette qui déclenche le processus de traite. La machine peut reconnaître les vaches grâce à leurs étiquettes, et si une vache spécifique n'a pas été traite dans un certain délai Pendant un certain temps, la machine se mettra au travail, désinfectera le pis et fixera des ventouses sur les trayons.

L'ensemble du processus est pratique pour les agriculteurs et apparemment confortable pour les vaches. S'adressant à la BBC, l'agriculteur Robert Veich affirme que le processus rend les animaux plus heureux et plus productifs, affirmant que « les vaches réagissent au confort. Elle est passée de 28 litres à 36 litres en moyenne par jour, sans augmentation significative du coût de l'alimentation. »

Les fermes laitières ne sont pas non plus les seuls endroits où l’automatisation s’est installée. Dernièrement, elle a même commencé à toucher les vergers fruitiers, qui se sont montrés remarquablement résistants à la mécanisation au fil des années. Jusqu'à récemment, la cueillette des fruits a réussi à résister à la marche de l'automatisation, en grande partie parce que les fruits sont délicats et que les machines pourraient endommager les cultures ou les arbres qui les produisent. Un numéro de 2011 de Migration News affirme que la plupart des pommes sont encore cueillies à la main et que la majorité du temps des ouvriers est consacré à des activités non agricoles. cueillir les pommes, mais plutôt déplacer les échelles utilisées pour les atteindre et transporter les sacs de produits vers l'arrière et en avant. En tant que PDG d’Abundant Robotics, Dan Steere expliqué à Digital Trends, « le principal problème est que les fruits sont difficiles à voir pour les ordinateurs et qu’ils sont délicats. Jusqu'à présent, il n'était pas possible d'identifier de manière fiable les produits ou d'automatiser la récolte sans endommager les produits.

Malgré les difficultés, les ingénieurs recherchent des moyens de rendre le prélèvement plus efficace grâce à l'automatisation. L’entreprise de Steere travaille sur une machine pour cueillir des pommes; une autre société, Energid, a construit une machine pour cueillir les oranges. Le cueilleur de pommes d'Abundant Robotics utilise un tube à vide pour aspirer les pommes des arbres, tandis que le robot de récolte d'oranges d'Energid secoue les fruits des arbres et les attrape.

Le véhicule agricole le plus emblématique, le tracteur, subit sa propre transformation. Les tracteurs autonomes, tels que Le véhicule concept autonome de Case IH, pourrait remplacer les tracteurs à commande humaine dans de nombreuses fermes. Cette machine élégante n'a même pas de siège pour le conducteur. Il peut parcourir des itinéraires prédéterminés programmés par son opérateur, qui peut suivre les mouvements du tracteur et le réorienter, si nécessaire, à l'aide d'une application sur tablette. Le tracteur peut même détecter les obstacles sur son chemin et s'arrêter pour éviter les collisions. Les constructeurs de tracteurs autonomes tels que Nouvelle Hollande prétendent même que les véhicules seront à terme capables de réagir aux changements de météo.

Les équipements agricoles autonomes ne sont pas simplement une commodité, permettant aux agriculteurs de se détendre et de siroter un café pendant que les robots font leur travail. Il ne s’agit pas non plus simplement d’un outil permettant de réduire les coûts du travail. Ces véhicules pourraient éliminer les limitations du corps humain dans une industrie traditionnellement épuisante. Les machines ne présentent aucun risque de blessure ou de mutilation, seulement des dommages réparables. Ce qui est encore plus intriguant, c'est que l'agriculture pourrait devenir un processus de 24 heures, ininterrompu par l'obscurité ou le besoin de sommeil.

L’image traditionnelle d’un agriculteur sous la forme d’un homme grisonnant vêtu d’une veste Carhartt, agrippant le volant de son John Deere avec des mains calleuses, pourrait bientôt disparaître dans l’histoire. A sa place, un homme boutonné gérant un parc de machines avec son iPad dans le confort de son bureau.

Est-ce que cela suffira ?

Toutes ces nouvelles technologies sont fulgurantes, mais la question demeure: suffiront-elles à soutenir la gueule croissante de la consommation? L'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture estime que, pour nourrir une population mondiale croissante et de plus en plus urbaine, la production céréalière annuelle devra atteindre 3 milliards de tonnes; la production de viande devra augmenter pour atteindre 470 millions de tonnes. Cela fait beaucoup de nourriture.

Ce qui complique les choses est le fait que la technologie à elle seule ne décide pas de la quantité de nourriture consommée dans le monde. Dans le sillage de la mondialisation, le commerce des denrées alimentaires traverse les frontières et les océans. Le blé de l'Oregon finit dans les moulins en Asie, le bœuf du Japon pourrait finir dans les assiettes de New York. Même si chaque pays parvient à augmenter sa production alimentaire grâce à l’automatisation, l’état des accords commerciaux internationaux déterminera la destination de cette production. Dans un monde où la concurrence nationaliste semble ascendante et où les accords commerciaux sont plus fragiles, le réseau mondial du commerce alimentaire pourrait changer radicalement.

Pour ces raisons, il serait naïf de conclure que l’automatisation agricole suffira à elle seule à nous sauver. Le problème auquel nous sommes confrontés est complexe et multiforme, et aucune innovation technologique individuelle n’est susceptible de changer à elle seule notre destin. Mais même s’il n’y aura pas de solution miracle dans cette lutte, nous pouvons nous consoler en sachant que l’automatisation n’est qu’une flèche dans notre carquois technologique. Une idée révolutionnaire ou une solution créative ne suffira pas, mais une centaine d’entre elles pourraient faire l’affaire – et s’il y a une chose que nous avons en abondance en tant qu’espèce, ce sont des idées créatives.

En fin de compte, le passé peut être la plus grande source de soulagement. L’histoire montre que la technologie peut contribuer à nourrir le monde. Nous avons donc toutes les raisons de croire qu’elle pourra continuer à le faire à l’avenir.

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