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18/11/2016

Thomas Watteyne : “Rien qu’en Argentine, l’agriculture connectée aurait pu sauver dix mille emplois en un an”

Capteurs Capteurs - © Inria / Photo C. Morel.

Thomas Watteyne est membre de l’équipe-projet Eva à Inria de Paris. En 2016, dans le cadre du projet « Save the peaches » , il a équipé des vergers argentins de capteurs pour prévoir l’arrivée du gel et sauver les récoltes. L’équipe prévoit désormais d’utiliser la même technologie pour anticiper la fonte des neiges au Sierra Nevada.

> En quoi consiste le projet « Save the peaches » auquel vous avez participé avec l’équipe Eva ?

Thomas Watteyne : “Sauvons les pêches” est une expérimentation d’agriculture connectée où nous utilisons l’Internet des objets pour prévoir des épisodes de gel dans les vergers de pêches. Ces épisodes posent d’immenses problèmes aux agriculteurs, et j’ai été surpris d’apprendre à quel point. Le printemps constitue une période critique pour l'immense majorité des arbres fruitiers. Quand les fleurs éclosent, il suffit d’un écart de température de trois ou quatre degrés pendant quelques heures, et les fleurs gèlent et tombent, empêchant le fruit de pousser. En 2013, au sein de la région de Mendoza à l’Ouest de l’Argentine, près de 85% de la production fruitière a été perdue, rien qu’à cause de quelques heures de gel. Cela représente environ dix mille emplois et cent millions de dollars !

> Est-ce que les agriculteurs peuvent agir pour sauver leur récolte ? 

Oui, ils le peuvent et le font déjà. S’ils soupçonnent qu’un épisode de gel se prépare, ils installent des radiateurs dans les vergers, ou alors utilisent de grands ventilateurs, voire des hélicoptères, pour faire circuler l’air et réchauffer l’atmosphère. Combattre les épisodes de gel n’est pas un problème pour les producteurs de fruits, le problème est de savoir quand ils vont arriver.

 > Suivre la météo ne suffit pas ?

Bien sûr, suivre les prédictions météorologiques peut aider. Mais ces dernières ne sont pas du tout assez précises pour travailler à l’échelle d’un verger. Les agriculteurs se munissent donc de stations météo personnelles particulièrement sophistiquées, installées directement dans leur verger. Mais même là, ce n’est pas suffisant ! Une station météo ne peut percevoir les nanophénomènes climatiques qui peuvent survenir à l’intérieur même d’un verger. Le seul sens du vent peut faire varier la température à l’intérieur d’un verger de plusieurs degrés, entre la cime et le pied d’un arbre, ou le centre et les côtés de la parcelle.

 > C’est donc là que vous intervenez !

Exactement. Plutôt que d’utiliser une station météo, nous nous servons d’un grand nombre de capteurs disposés dans le verger, dont nous recueillons les mesures toutes les 30 secondes. Cela nous donne une représentation complète de la situation du verger, en temps réel.

> Que mesurent ces capteurs ?

Ils mesurent la température de l’air et son humidité, à quatre niveaux différents sur chaque arbre. Dans quelques mois, nous mesurerons également l’hydratation du sol et sa température.

> Comment prévoir un épisode de gel à l’aide de ces données ?

Nous développons des outils de type « machine learning » pour analyser toutes les données recueillies par les capteurs et pour savoir quelles sont les conditions qui mènent à un épisode de gel. Une fois que nous connaîtrons ces combinaisons d’événements, le système sera ainsi capable de les prévoir. Le cultivateur recevra ainsi un SMS lui disant “il y a 87% de chance qu’un épisode de gel se produise dans la partie sud de votre verger entre 1 heure et 4 heures du matin.” Si en 2013, notre système avait déjà existé, nous aurions sauvé dix mille emplois et cent millions de dollars !

> C’est en effet très impressionnant. Comment ont réagi les producteurs avec qui vous avez travaillé ?

Ils sont extrêmement enthousiastes. Nous avons donc déployé un prototype dans la région de Mendoza, en Argentine, et depuis six mois maintenant, nous travaillons avec l’Institut argentin d’agronomie qui est en lien direct avec tous les agriculteurs du pays. Nous sommes ravis de collaborer avec eux et de pouvoir contribuer à créer un impact direct sur la vie des producteurs.

> Concrètement, comment fonctionnent ces capteurs ?

Tout fonctionne sans fil ! Nous travaillons avec des technologies de pointe, conçues par la société Linear Technology/Dust Networks et en partenariat avec Metronome Systems. Ils nous fournissent des systèmes sans fil que nous connectons avec les capteurs. Donc non, pas un seul fil dans le verger. Nos capteurs sont également très peu gourmands en énergie. Deux simples piles AA leur suffisent pour dix ans d’utilisation !

> Ces capteurs pourront-ils être utilisés dans d’autres domaines ?

Oui, nous y travaillons tous les jours. Notre équipe revient tout juste d’un voyage d’un mois à l’université de Berkeley, en Californie. Nous avons travaillé au déploiement d’un réseau de capteurs basé exactement sur la même technologie. Nous utilisons les mêmes systèmes de transmission d’informations, les mêmes outils pour connecter les capteurs et configurer le déploiement. Mais ici, les capteurs mesurent la fonte des neiges dans les montagnes du Sierra Nevada. Les hydrologues se servent de ces données pour mieux comprendre et modéliser le manteau neigeux, et par exemple prédire la production d’un barrage hydro-électrique. Le projet s’appelle “SnowHow” . Nous utilisons des télémètres à ultrasons pour mesurer quelle quantité de neige il reste dans quelques endroits stratégiques des Sierras. Nous avons déployé 945 capteurs, émettant toutes les quinze minutes. Nous pensons qu’il s’agit du plus vaste réseau sans fil de surveillance environnementale du monde, et nous en sommes très fiers.

> L’Internet des objets peut donc changer nos vies à tous ?

Oui, et nous sommes constamment en train de nous demander comment. Pour le moment, l’approche de la société envers l’Internet des objets est très orientée pour le consommateur, avec le développement de machines à cafés connectées ou autres. Mais cette technologie peut être utilisée dans bien d’autres domaines, en agriculture comme nous l’avons vu, mais pas seulement. Mon prochain projet de recherche au sein de l’équipe Eva concerne également l’Internet des objets et est très enthousiasmant. Nous allons travailler à équiper en capteurs un des plus grands ports de plaisance de la Méditerranée pour suivre en temps réel où sont amarrés les bateaux. Après la smart city , le smart parking , la smart marina ! Ziran Zhang, post-doctorant, travaillera sur ce projet à partir de décembre avec moi. Je développe pour ma part le concept de l’Internet des objets intrinsèquement sûr. Il s’agit de développer une technologie à très haute fiabilité et sécurité, et pour laquelle on peut prévoir la latence de communication. Ça nous permet d’utiliser ces technologies dans les boucles de contrôle industriel. Évidemment le développement d’une telle technologie pose énormément de question de sûreté et de sécurité (peut-on la hack er?). Nous travaillons sur ces questions avec le groupe de standardisation IETF 6TiSCH et nous espérons pouvoir bientôt la tester. Dans mes recherches, j’ai la chance d’être entouré d’une équipe formidable. C’est un bonheur de travailler au sein d’Inria. Je supervise trois post-doctorants, deux étudiants en thèse, et nous fonctionnons un peu à la façon d’une start-up. Avec eux, je suis au paradis !

Ce travail est effectué en collaboration avec l’équipe de Prof. Diego Dujovné a l’Universidad Diego Portales au Chile et de l’équipe de Prof. Gustavo Mercado de l’Universidad Tecnologica Nacional a Mendoza en Argentina, dans le cadre d’une collaboration SticAmSud.

Mots-clés : Inria de Paris Eva Capteurs Savethepeaches Sierra Nevada Réseaux

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