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Tech-Sciences

Comment le big data pourrait nourrir 9 milliards d'humains

I Publié le 4 Mai 2018

Et si la technologie était LA solution au défi mondial de l'alimentation ? C'est l'une des hypothèses d'Alec Ross dans son best-seller mondial "Les industries du futur", qui vient de paraitre en France. Ancien conseiller d'Obama pour l'innovation, il a parcouru une quarantaine de pays afin de rencontrer ceux qui explorent les dernières avancées technologiques, économiques et sociales. En exclusivité, "We Demain" publie le chapitre qu'il consacre à l'alimentation.


Vue satellite de champs au Kansas. (Crédit : DR)
Vue satellite de champs au Kansas. (Crédit : DR)
Le potentiel du big data pour rassembler l’ourdou, le grec et le swahili dans une conversation commune pourrait améliorer le monde de façon remarquable. Ce qui est encore plus impressionnant, cependant, c’est le rôle que le big data pourrait jouer pour réduire significativement la faim dans le monde, probablement le plus ancien défi de l’humanité.

Le Programme alimentaire mondial (World Food Programme) rapporte qu’une personne sur neuf, soit 805 millions d’individus, n’a pas assez de nourriture pour mener une vie active et en bonne santé.

Au fur et à mesure que la population augmentera, comme prévu, pour atteindre plus de 9 milliards d’individus au cours des trente prochaines années, la quantité de nourriture produite devra augmenter de 70 %, et cela en pleine période de changement climatique, avec des températures en augmentation et une eau potable de plus en plus rare (70 % de l’eau douce utilisée dans le monde va à l’agriculture).

Le big data et l'agriculture

Le meilleur espoir de nourrir un monde plus peuplé est la combinaison du big data et de l’"agriculture de précision". Depuis des milliers d’années, les agriculteurs ont travaillé en combinant expérience et intuition.

Pour la majeure partie de l’histoire humaine, les phases de la lune ont été considérées comme l’apport scientifique le plus important dans l’agriculture (en raison des croyances ancestrales de l’impact de la lune sur le sol et les semences et pour des raisons plus pratiques de gestion du temps sans horloge ni calendrier).

Après la Seconde Guerre mondiale, une période d’innovation scientifique et technologique a stimulé ce que l’on appelle la Révolution verte, qui a considérablement accru la production agricole et réduit la faim et la pauvreté. La Révolution verte a introduit de nouvelles technologies et pratiques qui impliquent les semences hybrides, l’irrigation, les pesticides et les engrais.

Dès lors, cependant, les agriculteurs ont tendance à travailler selon un calendrier fixe pour la plantation, la fertilisation, la taille et la récolte sans se soucier des changements climatiques et météorologiques ou des particularités de chaque parcelle. L’agriculture est une extension de l’âge industriel.

La promesse d’une agriculture de précision est qu’elle recueillera et évaluera une multitude de données en temps réel sur des facteurs comme les conditions météorologiques, les niveaux d’eau et de nitrates, la qualité de l’air et les maladies — qui ne sont pas propres à chaque ferme ou hectare, mais qui sont spécifiques pour chaque mètre carré de terre agricole.

Des capteurs vont quadriller le champ et générer des dizaines de types de données. Ces données seront combinées avec celles du GPS et des modèles météorologiques. Grâce à cette information collectée et évaluée, les algorithmes peuvent générer un ensemble précis d’instructions pour l’agriculteur, sur ce qu’il doit faire, quand et où.

"L’équipement agricole de demain ressemble davantage à un cockpit d’avion qu’aux tracteurs de mon enfance". (Crédit : DR)
"L’équipement agricole de demain ressemble davantage à un cockpit d’avion qu’aux tracteurs de mon enfance". (Crédit : DR)

L'intelligence des tracteurs

Quand j’étais enfant, les tracteurs ou les moissonneuses-batteuses étaient des engins simples et robustes : juste un châssis en acier, de gros pneus en caoutchouc et un moteur. Le fermier travaillait le champ en fonction du jour et de l’heure et il le faisait en observant la parcelle qui se dessinait devant lui.

L’équipement agricole de demain ressemble davantage à un cockpit d’avion qu’aux tracteurs de mon enfance. Il existe des interfaces graphiques pour des logiciels qui tournent sur une tablette dans le champ de vision de l’agriculteur.

La machine se déplace non pas en fonction des directives de l’agriculteur, mais en suivant les instructions fournies par le logiciel qui la guide à distance. Pendant que la machine opère dans le champ, des capteurs situés à côté des phares alimentent le système de données sur la couverture végétale. 

Tout en se déplaçant dans le champ, la machine intègre constamment des informations provenant de satellites. Les intuitions deviennent algorithmiques et la machine fonctionne avec un niveau de précision qui dépasse les rêves des agriculteurs les plus fous de l’histoire de l’humanité. Ce qui existe déjà laisse à peine entrevoir ce qui adviendra.

Tôt ou tard, ce tracteur sera en mesure de détecter les besoins de chaque centimètre carré de terre et enverra de minuscules jets de mélanges spécifiques d’engrais, selon ce qui est nécessaire. Au lieu de tapisser un champ avec une quantité fixe de phosphore ou d’engrais azotés, il en ajustera le niveau nécessaire avec précision. 

"L’analyse des données pourrait accroître la production agricole de 30 %"

Les premiers investissements pour étendre l’agriculture de précision à l’échelle mondiale proviennent des plus grandes entreprises agroalimentaires, dont Monsanto, DuPont et John Deere.

Monsanto s’est rapidement rendu compte de l’importance des mégadonnées et a été pris d’une frénésie d’acquisition, en payant des milliards de dollars pour acheter des entreprises spécialisées en analyse de données agricoles.

Monsanto a compris que l’analyse pourrait accroître la production agricole de 30 %, avec un impact économique de 20 milliards de dollars. L’un des produits que Monsanto commence tout juste à tester sur le terrain et qui donne une idée de ce qui sera un jour la tendance dominante est FieldScripts. 

Ce système recueille des informations sur une exploitation agricole, dont le périmètre de ses parcelles, l’historique des rendements et le résultat des tests de fertilité, et divise cette exploitation en petites zones de gestion agricoles.

Un algorithme recommande ensuite des semences spécifiques et fournit une prescription de semis (quand, où, quel type de semences et combien), qui est livré à l’agriculteur à travers une application iPad appelée Field View.

L’agriculteur transmet les données de Field View à une machine agricole ressemblant à un gros oiseau, appelée semoir à débit variable, disposant d’une cabine et tirant deux lourdes ailes d’acier qui distribuent les semences sur une superficie allant jusqu’à 10 mètres de large.

L’intérieur de la cabine est équipé d’un moniteur qui semble aussi détaillé et sophistiqué que le tableau de bord d’un Boeing 787. Guidé par les données, le semoir effectue ensuite l’ensemencement spécifique à chaque petite zone de gestion. 

Des innovations comme FieldScripts vont faire en sorte que le travail des agriculteurs s’apparentera davantage à celui des employés de bureau. Ils passeront une plus grande partie de leur journée à se concentrer sur des tâches telles que l’intégration des données et la mise à jour des logiciels et moins de temps avec les mains couvertes de terre. En 2014,
             
Robb Fraley, directeur technique de Monsanto, a déclaré : "Je pourrais facilement envisager que dans les cinq ou dix prochaines années Monsanto sera vue comme une entreprise de technologie de l’information." 

L’agriculture de précision ne repose pas sur d’énormes systèmes propriétaires qui occupent la moitié de la grange. (Crédit : DR)
L’agriculture de précision ne repose pas sur d’énormes systèmes propriétaires qui occupent la moitié de la grange. (Crédit : DR)

L'agriculture de précision

Bien que les grandes entreprises agroalimentaires soient capables de reconnaître les opportunités de marché qu’apporte le big data aux exploitations agricoles, il semble douteux qu’elles aillent dominer ce nouveau secteur comme elles le font pour la vente des tracteurs et des engrais.

Au début des ordinateurs personnels, de grandes entreprises bien établies comme IBM et Compaq, ayant des réseaux de clients, ont pu faire les premiers investissements qui ont renforcé leur position de leader du marché.

Malgré leur position dominante, ils ont fini par perdre des parts de marché dans la vente de matériel, au profit d’entreprises comme Apple et Dell et, pour le secteur des logiciels, au profit de sociétés comme Microsoft qui avaient l’avantage d’être créées spécifiquement pour le marché des ordinateurs personnels.

Monsanto, DuPont et John Deere devront continuer à acquérir les start-up les plus prometteuses, nées avec l’agriculture de précision, s’ils veulent conserver une longueur d’avance dans un domaine qui va évoluer rapidement. 

Je pense également que les petits agriculteurs tireront profit de l’agriculture de précision tout autant que les grandes exploitations qui ont des milliers d’hectares. L’agriculture de précision ne repose pas sur d’énormes systèmes propriétaires qui occupent la moitié de la grange.

Ce logiciel coûteux à développer est accessible grâce à des dispositifs bon marché comme les smartphones et les tablettes que j’ai pu voir dans le cockpit du tracteur. Les coûts matériels, y compris les capteurs, continueront de baisser et les coûts réels proviendront des abonnements au logiciel en tant que service, c’est-à-dire le contenu de l’agriculture de précision.

C’est le modèle d’affaires que les grandes entreprises agroalimentaires encouragent déjà et il se diffusera parmi les agriculteurs les plus à la pointe de la technologie, ceux qui travaillent dans d’immenses exploitations, mais aussi ceux qui gèrent la petite ferme familiale. 

En 20 ans, 300 000 agriculteurs indiens se sont suicidés

Il faudra encore des années pour que ce genre de technologie s’impose dans les zones les plus riches du monde, mais cela va se produire. Puis, elle atteindra les régions en voie de développement et les économies frontières.

La tendance ressemblera à celle de la robotique, avec des dépenses initiales en investissement élevées, ce qui générera des économies compensatoires sur les dépenses d’exploitation.

À mesure que le coût de l’équipement diminuera, il sera plus accessible aux agriculteurs des pays en voie de développement. C’est là que son impact sera le plus important. L’Inde me vient immédiatement à l’esprit.

Aucun autre pays n’a souffert autant du manque de modernisation de l’agriculture. En raison des coûts élevés, de la rareté de l’eau et d’autres facteurs, on estime à 300 000 le nombre d’agriculteurs indiens qui se sont suicidés au cours des vingt dernières années.

De plus, 25 % des personnes souffrant de famine dans le monde, soit environ 190 millions de personnes, vivent en Inde et la faim est la première cause de mortalité dans ce pays. Puisque la population continue de croître rapidement, il devient de plus en plus difficile de produire suffisamment de riz, de blé et d’autres denrées de base. 

L’agriculture de précision ne mettra pas un terme à la famine en Inde et ne transformera pas ses petites exploitations de subsistance en grandes entreprises agricoles, mais dans un environnement de pénurie, elle peut utiliser des ressources rares, qu’il s’agisse de semences, d’engrais ou d’eau, et en tirer le meilleur parti.

L’Inde ne dispose pas d’un réseau national d’agronomes capables de fournir une expertise et des ressources à ses agriculteurs, comme c’est le cas en Chine, aux Amériques et en Europe.

Les ressources budgétaires de l’Inde sont trop maigres. Lorsque l’agriculture de précision se généralisera, elle pourra jouer le rôle de réseau national d’agronomes. Le meilleur espoir pour l’Inde est que l’agriculture de précision offre l’opportunité d’un "saut de grenouille", en aidant ses exploitations de subsistance à atteindre un niveau de performance qui leur est impossible aujourd’hui.

Cela représente le meilleur espoir de nourrir les centaines de millions de personnes en Inde qui n’ont actuellement pas assez à manger. L’agriculture de précision fera passer l’agriculture industrielle à une industrie numérique. 

Le big data VS l'engrais

L’agriculture de précision offre également la promesse d’une réduction importante de la pollution. Mon État d’adoption, le Maryland, en est un excellent exemple. Je vis aujourd’hui dans la baie de Chesapeake, où l’on trouve de magnifiques cours d’eau et de délicieux crabes bleus.

Or la population de crabes et d’autres espèces animales présents dans la baie a chuté considérablement au cours des dernières décennies, car l’azote provenant de l’excès d’engrais a pollué l’eau.

L’azote contenu dans les engrais crée des zones mortes — il y en a une de la taille du New Jersey dans le golfe du Mexique. L’engrais tue l’aquaculture de ma région et contribue aussi aux changements climatiques, puisqu’il produit du protoxyde d’azote, un gaz à effet de serre nocif pour le climat, qui contient du dioxyde de carbone et du méthane.

L’excès d’engrais des terres agricoles est rejeté dans l’atmosphère. Pourtant, aucun des accords en cours sur le changement climatique ne tient compte du protoxyde d’azote d’origine agricole de façon significative, car on craint que la réglementation sur les engrais réduise l’approvisionnement alimentaire et contribue à la famine. 
  
L’agriculture de précision offre une solution alternative. Au lieu de recouvrir un champ d’une quantité fixe d’engrais, de pesticides et d’herbicides, de nouvelles données nous permettront de réduire considérablement la quantité de produits chimiques que nous déversons dans les cultures. En utilisant les capteurs pour déterminer la quantité exacte d’intrants agricoles, l’agriculture de précision promet de produire plus d’aliments tout en polluant moins, et cela grâce au big data.

Extrait de...
Les industries du futur. Emplois, IA, big data, cyberguerre, bitcoin, compétences, blockchain, biotech, fintech, nouveaux marchés
Alec Ross, FYP éditions, 2018






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