Est-ce l'avenir de l'agriculture ? Une nouvelle étude en informatique offre une nouvelle façon radicale de penser l'agriculture et ses avantages potentiels pour l'agriculture

  • Un professeur d'informatique propose une nouvelle approche appelée "agroécologie computationnelle" pour rendre l'agriculture plus durable.
  • Cette approche utilise des outils informatiques pour créer et optimiser des écosystèmes agricoles basés sur des écosystèmes naturels.
  • Cela permet aux agriculteurs d'explorer de nombreuses conceptions potentielles différentes et de trouver les meilleures pratiques agricoles sans essais coûteux dans le monde réel.

Le 15 novembre 2022, la 8 milliardième personne de la planète est née. Alors que les préoccupations concernant la sécurité alimentaire augmentent, les professionals se demandent  : remark allons-nous nourrir tout le monde ? Le changement climatique, l’épuisement des ressources naturelles, l’érosion des sols et l’utilisation de combustibles fossiles dans l’agriculture rendent la tâche encore additionally difficile. Nous devons faire quelque chose différemment, mais quoi?

Barath Raghavan, professeur agrégé d’informatique à l’USC Viterbi, repense les pratiques agricoles traditionnelles en développant des outils informatiques pour aider les agriculteurs à concevoir, développer et gérer des méthodes agricoles durables. Raghavan, membre de l’organisation California Exceptional Fruit Growers, cultive actuellement in addition de 150 plantes comestibles différentes dans son jardin. Il y a dix ans, il a commencé à combiner ses intérêts en recherchant comment l’informatique pourrait rendre l’agriculture plus durable.

Raghavan appelle ce nouveau domaine de recherche “l’agroécologie computationnelle”, unissant la technologie et l’expertise agricole pour développer divers paysages agricoles basés sur des écosystèmes naturels. De la sélection des cultures à la plantation en passant par l’irrigation, la méthode permet aux agriculteurs d’explorer des milliers de conceptions potentielles différentes pour optimiser la output alimentaire sans pesticides dérivés de combustibles fossiles.

“Remark pouvons-nous concevoir un écosystème aussi productif et strong qu’une forêt naturelle, mais au lieu de produire de la nourriture pour la faune, il produit de la nourriture pour les gens ?” dit Raghavan.

“C’est un problème incroyablement difficile car or truck la conception d’un écosystème est un système naturel super complexe et dynamique. Nous essayons de créer des outils informatiques capables de comprendre le fonctionnement des écosystèmes, afin que nous puissions cultiver de la nourriture de manière abondante et resilient.”

“Une façon totalement nouvelle de penser l’agriculture”

Dans un nouvel article publié dans PNAS Nexus le 16 mars, Raghavan et ses collègues proposent “une toute nouvelle façon de penser l’agriculture et les avantages qu’elle peut avoir pour la recherche et l’agriculture”, a déclaré Raghavan.

Dans cette étude, les chercheurs reconceptualisent l’agriculture comme une recherche à travers un “espace d’état”, qui représente toutes les configurations possibles d’un système – dans ce contexte, les terres agricoles.

Pour mieux comprendre le concept d’espace d’états, imaginez une boîte de blocs : chaque bloc pourrait être rouge, bleu ou jaune. L’espace d’état consisterait en toutes les manières possibles d’arranger ces blocs, comme tout rouge, bleu ou vert, ou une combinaison des trois couleurs.

De la même manière, un espace d’états pour un système agricole peut être constitué de toutes les variables possibles que le système peut prendre – telles que le sort de society ou de sol, les disorders météorologiques, l’irrigation, la fertilisation ou la lutte antiparasitaire.

Cela permet aux chercheurs agricoles et aux agriculteurs d’explorer les différentes voies et stratégies disponibles – en prenant différents “blocs” ou variables et en les regroupant pour voir ce qui fonctionne.

“Une fois que nous pouvons concevoir une ferme de cette façon, nous pouvons alors recadrer de nombreuses… concerns de planification agricole.” Barath Raghavan.

Essentiellement, un “bac à sable” agricole pour déterminer les configurations optimales pour augmenter le rendement des cultures, améliorer la durabilité et découvrir des combinaisons entièrement nouvelles de cultures qui poussent bien ensemble.

Par exemple, le cadre permet l’analyse et l’apprentissage automatique qui pourraient permettre aux chercheurs d’analyser les modèles entre le rendement des cultures et la teneur en humidité du sol ou de simuler la culture de différents styles de cultures ensemble pour la biodiversité.

“Une fois que nous pouvons concevoir une ferme de cette façon, nous pouvons alors recadrer de nombreuses concerns de recherche et de planification agricole comme une recherche dans l’espace de tous les états possibles dans lesquels la ferme pourrait éventuellement se retrouver, certains états étant moreover souhaitables que d’autres”, dit Raghavan.

“Cela nous permet de comparer et de contraster différentes approches de l’agriculture, d’explorer et de combiner des procedures, puis de rechercher dans l’espace d’état de la simulation de nouvelles techniques agricoles qui n’ont jamais été essayées auparavant et où les essais et erreurs dans le monde réel seraient beaucoup trop coûteux. et chronophage.”

“Jouer aux échecs avec la mother nature”

Par exemple, dans le sud de la Californie, les agriculteurs ont récemment découvert que le café de haute qualité peut pousser abondamment entre les avocatiers. Mais trouver la bonne façon de faire cela, et peut-être même ajouter quelques autres cultures qui fonctionnent bien ensemble, est spécifique au website.

“Chaque agriculteur n’a pas le temps ni la capacité de faire des essais et des erreurs pendant des années pour trouver la bonne façon de faire pousser une demi-douzaine de cultures sur ses terres”, a déclaré Raghavan.

“Au lieu de cela, avec le cadre conceptuel et éventuellement le cadre logiciel des espaces d’état, un agriculteur pourrait définir un objectif – comme une récolte diversifiée avec un rendement élevé et un earnings élevé attainable pour une parcelle de terrain spécifique – et faire en sorte que le système investigate l’état l’espace et produire des mélanges de plantes, des placements et des tactics de gestion possibles qui répondent aux critères de l’agriculteur.

Raghavan compare le processus à “jouer à un jeu d’échecs avec la character, mais à la fois compétitif et collaboratif”.

“Vous faites des mouvements sur l’échiquier, qui est votre terre, et la character fait des mouvements aussi. Les ravageurs vont manger une culture une inondation va en endommager une autre. Ce que nous construisons est un cadre informatique qui vous permet de explorez toutes les différentes façons dont vous pourriez « jouer » à ce jeu d’échecs avec la mother nature afin que nous puissions trouver la meilleure pour votre pays. »

Le groupe, y compris Raghavan, a récemment reçu une subvention de l’Institut nationwide de l’alimentation et de l’agriculture du Département américain de l’agriculture pour ses recherches dans ce domaine. Aujourd’hui, l’équipe travaille sur des cas d’utilisation possibles avec des chercheurs et des agriculteurs pour incorporer des cas d’utilisation spécifiques et développer un logiciel qui peut faciliter la simulation et l’exploration des espaces d’état.