Le défi du déploiement à grande échelle

Avec des technologies matures, rentabilisées dans d’autres secteurs, le champ des possibles s’est fortement agrandi. Engagé dans la voie de l’agro­écologie, INRAE s’est associé à Inria afin de s’assurer que les priorités de recherches servent cet objectif de rupture. Mais au-delà des progrès technologiques, l’enjeu est également organisationnel, économique, social, voire politique. L’heure est à l’interdisciplinarité, où les solutions technologiques sont aussi analysées du point de vue des sciences humaines et sociales. Elle est à la collaboration tout au long d’un processus d’innovation devenu plus itératif pour permettre une adaptation aux évolutions continues des environnements. C’est pourquoi, encouragés par les pouvoirs publics, la recherche, les acteurs du développement et les acteurs socioéconomiques changent de méthode et s’ouvrent aux futurs utilisateurs pour développer des solutions co-construites et adaptables. Pensées ensemble, elles répondent mieux aux besoins et sont d’appropriation plus facile. Reste alors à s’assurer de la transmission de ces nouveaux savoirs et nouvelles pratiques grâce à une formation à tous les âges.

Adapter les technologies numériques aux spécificités de l’agriculture

L’enjeu est de taille : coupler transition agroécologique et transition numérique ! Pour relever ce défi, INRAE et Inria renforcent leur collaboration. Partenaires sur de grands programmes, dont le récent Programme et équipements prioritaires de recherche (PEPR) « Agroécologie et numérique » soutenu dans le cadre de France 2030 ou encore #DigitAg, les deux instituts ont déjà réalisé ensemble plus de 400 publications scientifiques et de nombreux développements (logiciels, applications…). Téléchargée par une vingtaine de millions de personnes, l’application Pl@ntnet qui permet la reconnaissance de plantes à partir d’une photo prise avec son smartphone est un de leurs bébés. 
En juin 2022, un nouveau cadre partenarial pluriannuel confirmait cette ambition partagée entre INRAE et l’Inria et insistait sur l’intensification nécessaire des collaborations dans les domaines de la biologie numérique, des bâtiments connectés, du bien-être animal, de la réduction de la pénibilité, de la robotique, des capteurs et de l’optimisation de réseaux pour disposer de données, des OAD et de l’autonomisation des agriculteurs face à ces outils. Avec aussi la volonté de développer des outils participatifs qui leur soient utiles.
Et la tâche est parfois immense quand il faut imaginer les outils pour intégrer toute la complexité des systèmes concernés comme les jumeaux numériques (lire article L'agroécologie comme cap). Ce sont des représentations numériques qui permettent à la fois de prédire l’évolution des systèmes mais aussi de les gérer. Ils pourraient permettre de faciliter et accélérer l’expérimentation, en proposant une réplique numérique la plus proche possible du système d’intérêt. Ils permettent ainsi de tester des pratiques ou des systèmes nouveaux dans différentes configurations, et d’anticiper les conditions de réalisation et d’efficacité de ces innovations dès la phase de conception. Ils alimentent des processus d’apprentissage impossibles à conduire dans le temps d’une vie. Mais comment développer des jumeaux numériques pour les activités agricoles, impliquant de multiples acteurs et soumises à des aléas ? Comment évaluer leurs potentiels dans les exploitations agricoles pour accompagner la transition agroécologique ? Ce sont des défis de taille.

Innover collectivement : sciences participatives et partenariats avec les filières

Les sciences participatives invitent l’ensemble de la société à participer à la recherche et à co-construire les innovations. Avec des applications permettant le recueil de données provenant de multiples sources, le crowdsourcing décuple le potentiel de recherche. Ainsi, le projet GEroNIMO collecte les données des industries porcines et avicoles en complément des données de la recherche. L’objectif est de fournir aux éleveurs de nouvelles connaissances et de nouveaux outils pour promouvoir des méthodes innovantes, pour une sélection des espèces plus adaptée aux besoins locaux tout en prenant en compte les problématiques environnementales.
Le projet LACCAVE a impliqué, durant 10 ans, la totalité des acteurs de la viticulture, pour communiquer sur les conséquences du changement climatique, construire et évaluer différentes stratégies d’adaptation. Grâce notamment à des modèles alimentés par les données fournies par l’ensemble de la filière, des solutions partagées ont pu émerger au niveau territorial et au niveau national (renouvellement des cépages, pratiques de taille ou de greffe, etc.), aboutissant en août 2021 à la présentation au ministre en charge de l’Agriculture d’une feuille de route de la filière pour son adaptation au changement climatique.
Mais passer de l’agriculture conventionnelle à l’agroécologie demande une prise de risque trop grande pour nombre d’agriculteurs. Comment faciliter la transition à grande échelle ?

Des expérimentations et des données pour nourrir la recherche

L’expérimentation au cœur du processus de recherche se réalise depuis des siècles dans des fermes dédiées. INRAE est animateur scientifique de nombreux réseaux d’exploitations qui s’engagent dans de nouvelles pratiques avec de nouveaux outils. Le numérique fait passer ces pratiques à une nouvelle ère, en associant agriculteurs et chercheurs tout au long du processus et en proposant partage des expérimentations, évaluation et capitalisation des savoirs.

Le numérique fait passer l’expérimentation à une nouvelle ère, en associant agriculteurs et chercheurs et en permettant le partage des expérimentations, leur évaluation et la capitalisation des savoirs.

C’est également le principe des Digifermes^®, portés principalement par les instituts techniques agricoles et les chambres d’agriculture. Chaque ferme est appuyée par une structure de recherche, développement et innovation, pour mener des évaluations objectives et rigoureuses des nouveautés technologiques. Ouvertes aux entreprises du numérique, start-up, organismes agricoles et à tous ceux qui veulent faire avancer l’agriculture, l’objectif des Digifermes® est de promouvoir une agriculture numérique qui réponde aux besoins des agriculteurs, en menant deux types d’actions, l’évaluation en conditions réelles de nouvelles technologies et de prototypes et la coconception et la coconstruction avec les utilisateurs d’innovations numériques.
Ce mouvement On Farm Experimentation (OFE) rassemble au moins 30 000 exploitations dans le monde. En France, le réseau des 3 000 fermes DEPHY du plan Ecophyto, engagées dans la réduction de l’utilisation des produits phytosanitaires, et celui des fermes d’élevage suivies par les instituts techniques et les chambres d’agriculture pour des systèmes durables, en sont des exemples. Concrètement, les initiatives OFE suivent un processus où, étape après étape, l’agriculteur et le chercheur définissent ensemble les questions à aborder et établissent des expérimentations adaptées au contexte de la ferme. 
Désormais, les chercheurs emploient les données collectées par l’agriculteur dans la conduite de son exploitation pour nourrir des modèles et élaborer des scénarios destinés à mesurer l’impact d’actions ciblées. La valeur ajoutée est considérable, mais la mise en œuvre de ces pratiques n’est pas si facile. Les OFE impliquent une relation de confiance forte entre les acteurs, notamment pour garantir la protection et le partage équitable des données, qui peuvent être sensibles et représenter un enjeu économique. En octobre 2021, la conférence OFE2021 organisée en France a réuni 170 participants issus de 36 pays qui ont échangé sur ces questions, et insisté sur l’importance de sensibiliser les porteurs de politiques publiques aux atouts de ces initiatives pour la transition agroécologique.
L’État français a créé en 2019 le dispositif des Territoires d’innovation. Ces programmes, financés dans le cadre du Programme d’investissements d’avenir (PIA3), encouragent l’innovation ouverte à l’échelle des territoires pour faire émerger des modèles de développement durable.

Le Territoire d’innovation Occitanum, porté par INRAE avec la Région Occitanie, rassemble entreprises, start-up, collectivités, chambres d’agriculture, pôles de compétitivité et autres acteurs du développement, autour des agriculteurs et des consommateurs. L’objectif : développer des projets numériques innovants en réponse à des besoins précis exprimés par les acteurs : comment l’abeille pourrait-elle être employée pour servir d’indicateur de la biodiversité sur un territoire urbanisé ; comment numériser Biodiv’eau (un outil de recensement des infrastructures agroécologiques, actuellement sur support papier peu adapté à un usage terrain) ; quelles alternatives au glyphosate pour le désherbage des vergers de pommiers ? 
Pour répondre à ces questions, les partenaires d’Occitanum observent les pratiques existantes, s’appuient sur des appels à manifestation d’intérêt, animent le dialogue entre acteurs et accompagnent les expérimentations pour identifier la meilleure option numérique. Celle-ci sera alors évaluée pour mesurer son impact environnemental ainsi que le rapport coût-bénéfice associé (sans occulter l’aspect social) et s’assurer de sa triple performance. Documentées, l’expérimentation et la solution seront réplicables et transférables pour une diffusion à grande échelle.

Capitaliser les savoirs et former

Une fois les données produites et les connaissances acquises, l’innovation doit être transmise aux acteurs de la filière. La formation est essentielle et, bonne nouvelle, elle est au centre des préoccupations nationales. Ainsi, dans le cadre du plan « Enseigner à produire autrement » lancé en 2014, les élèves de CAP, Bac Pro et BTS de l’enseignement agricole sont désormais sensibilisés aux enjeux de la transition agroécologique. Preuve de cet engagement, la feuille de route du gouvernement pour développer le numérique dans l’agriculture française, détaillée en février dernier, place la « formation au numérique dans l’enseignement et le conseil agricole » en tête des 7 axes de travail. Précurseure dans ce domaine, la spécialisation AgroTIC des écoles Bordeaux Sciences Agro et Institut Agro Montpellier, forme depuis 25 ans les futurs ingénieurs agronomes aux technologies du numérique. Centrale Toulouse Institut-Ensat (anciennement Toulouse INP-Ensat) développe à son tour une formation spécifique pour doter les ingénieurs d’une double compétence en numérique et agroécologie. Citons AgroParisTech, qui propose un master 2 : « De l’agronomie à l’agroécologie (AAE) » et qui aborde cet enjeu dans la plupart des formations. Ces écoles sont membres de l’alliance Agreenium, qui réunit la plupart des établissements publics d’enseignement supérieur et organismes de recherche placés sous tutelle du ministre chargé de l’Agriculture, dont INRAE. L’institut Convergences #DigitAg porté par INRAE associe de multiples acteurs de la recherche et de l’enseignement, dont l’université de Montpellier dans un objectif pédagogique avec plus de 500 chercheurs et une centaine de thèses en cours. Enfin, les chambres d’agriculture, les opérateurs de compétences ou les instituts techniques proposent également des formations au numérique pour les agriculteurs. 

Une mobilisation de tous favorisée par les pouvoirs publics

Sur des enjeux aussi importants que ceux soulevés par l’alimentation durable, toute la société doit être mobilisée. Cette ambition du bien commun a fait bouger les frontières entre public et privé. De nouvelles interactions et de nouvelles dynamiques apparaissent. La transition nécessite de grosses infrastructures et des investissements conséquents. Avec le modèle agroécologique qui requiert une gestion au niveau du territoire, les collectivités montent en puissance. Engagé sur ce terrain, l’État a renforcé ses investissements en 2021 avec 1 milliard d’euros pour les start-up Foodtech ou Agtech. 
Son ambition ? Remonter de la huitième à la troisième place dans la compétition mondiale, en s’appuyant et soutenant l’expertise nationale reconnue sur toute la chaîne alimentaire. Les investissements mondiaux dans la FoodTech et l’AgTech ont presque doublé en 2021. Pour arriver sur le podium, la France a en 2021 mis 200 millions d’euros sur la table en soutien aux start-up et poursuit son accompagnement, notamment dans le cadre du plan d’investissement France 2030. En consacrant 2 milliards d’euros à l’objectif « pour une alimentation saine, durable et traçable » de ce plan, elle entend accélérer l’émergence de champions et de filières fortes dans ce domaine et accélérer la transition attendue. 
Pour cela, le plan s’appuie sur de nouveaux dispositifs de recherche et innovation associant public et privé, notamment les Programmes et équipements prioritaires de recherche (PEPR) et les Grands défis. Parmi ceux-ci, deux s’emparent des questions numériques en lien avec l’agriculture.

Un programme national pour une agriculture sobre et attractive

Doté d’un budget de 65 millions d’euros pour 8 ans, le PEPR Agroécologie et numérique, copiloté par INRAE et Inria, vise à fédérer les recherches de toutes disciplines à l’interface entre les deux trajectoires du numérique et de l’agroécologie, en associant les partenaires socioéconomiques. L’objectif est d’orienter le développement du numérique pour servir l’agroécologie. Pour cela, il ambitionne d’identifier les développements spécifiques nécessaires et d’analyser leurs impacts, afin de favoriser la sobriété d’une part, et de renouveler l’attractivité du secteur agricole d’autre part.

Robotique, un grand défi pour des solutions adaptées 

Précurseure avec les robots de traite en 1992, la France a perdu du terrain dans le domaine des agroéquipements. Notre pays entend bien retrouver une belle place sur un marché de 8 milliards d’euros en 2021¹ et estimé à 18 milliards dès 2025. Le Grand défi Robotique validé en juillet 2022 en cohérence avec le PEPR Agroécologie et numérique y contribue. Copiloté par l’association RobAgri et INRAE, il réunit chercheurs, industriels, pôles de compétitivité et fédérations agricoles pour structurer une filière nationale émergente, prometteuse, sur les solutions robotiques en réponse aux besoins de l’agroécologie et en accélérer la diffusion et le développement. Leurs axes prioritaires ? Concevoir de nouvelles pratiques, développer de nouvelles technologies, des outils avec des référentiels partagés et en faciliter l’appropriation. Il s’appuiera sur l’AgroTechnoPôle situé à Montoldre (03) où ces différents acteurs apprendront à dialoguer et expérimenteront afin de lever les verrous persistants et proposer une vision partagée du nouveau visage de l’agriculture. 

_{1. Source : FIRA, 2021.}

Les projets de recherche et infrastructures soutenus dans le cadre du Programme et équipements prioritaires de recherche (PEPR) Agroécologie et numérique répondront à quatre axes priorisés :
→ STRUCTURER 
un socioécosystème favorable à la recherche et à l’innovation responsable.
→ CARACTÉRISER les ressources génétiques pour évaluer leur potentiel pour l’agroécologie.
→ CONCEVOIR les nouvelles générations d’agroéquipements.
→ DÉVELOPPER les outils et méthodes numériques pour l’analyse des données en agriculture, pour les agroéquipements et pour l’aide à la décision. 
Ainsi, le PEPR a pour premier objectif de renforcer, par la production de connaissances, l’arsenal des outils destinés à la production et à l’exploitation des données numériques. Par exemple, pour caractériser plus rapidement et efficacement les ressources génétiques animales et végétales ou pour alimenter des modèles d’évaluation de l’impact des pratiques agroécologiques. 
Il s’agit aussi de construire avec les acteurs des filières de nouvelles générations d’agroéquipements numériques destinés à simplifier certaines tâches agricoles (outils robotiques, OAD…) et améliorer la santé et le bien-être animal (bâtiments connectés, capteurs…). 
Un dernier objectif est de mesurer l’impact de ces innovations numériques sur l’environnement et sur les agriculteurs, tout en étudiant la place des politiques publiques dans ces changements de pratiques, et leur rôle dans l’accompagnement des acteurs qui les mettent en œuvre.