L’IA à la ferme, une nouvelle voie vers l’autonomie alimentaire

L’équipe est composée du professeur Houari Sahraoui, spécialiste en modélisation de logiciels et en intelligence artificielle, du professeur Eugène Syriani, spécialiste en modélisation et en simulation de systèmes informatiques, et d’Istvan David, chercheur postdoctoral spécialisé en modélisation multiparadigme et en systèmes cyberbiophysiques.

«Notre équipe modélise tous les aspects de la croissance de la plante pour créer une ombre numérique, dit Houari Sahraoui, soit une version numérique qui se comporte comme la ferme physique, le plus fidèlement possible.» La tâche est loin d’être mince, car il faut aussi modéliser tout l’environnement de la plante et la manière dont l’environnement agit sur la croissance de la plante. «On doit prendre en considération la plante, les nutriments contenus dans l’irrigation, le réglage de l’éclairage, la température et les courants d’air. Le seul aspect qu’on ne modélise pas, c’est la pollinisation parce que des bourdons présents dans la serre s’en occupent.»

Avec cette ombre numérique, la ferme pourra faire de la simulation par évènements, c’est-à-dire qu’elle pourra simuler les effets de changements apportés à l’éclairage, à l’irrigation, etc.  

À titre d’exemple, quel sera l’effet sur la croissance de la plante d’une augmentation de l’intensité de l’éclairage à 6 h du matin plutôt qu’à 8 h? Dans une ferme traditionnelle, les agronomes doivent attendre que le cycle de production de la fraise soit complet pour vérifier si le changement a été efficace ou non.

«Avec la simulation, on veut faire passer ce processus d’expérimentation de cinq semaines à quelques secondes, explique Houari Sahraoui. L’agronome de la Ferme d’hiver pourra reproduire et vérifier instantanément l’effet des modifications potentielles.»

Les chercheurs ont l’habitude de travailler avec des systèmes dits cyberphysiques, comme des machines dans les industries de l’automobile ou de l’aérospatiale. Mais dans ce projet, l’équipe travaille sur des systèmes cyberbiophysiques: des organismes vivants.

Le chercheur Istvan David souligne l’ampleur du défi. «On arrive bien sûr déjà à observer la croissance des plantes et à y réagir manuellement. Mais c’est tout autre chose de contrôler et de prédire le comportement d’organismes vivants. Avec ce projet, on veut influencer le cycle de croissance de la plante pour maximiser la production et minimiser les pertes.»

Pour y arriver, l’équipe devra décortiquer un phénomène continu – la croissance d’une plante – en une série d’étapes observables et mesurables: la plante a grandi, elle a fait une fleur, elle a produit un fruit, etc. «On doit aussi trouver comment convertir des éléments réels continus, comme le vent, en des évènements discrets, illustre Eugène Syriani. Parce qu’on ne contrôle pas la nature, ce projet nous donne la chance inouïe de travailler dans un environnement contrôlé indépendamment des saisons.»