Une nouvelle plateforme de capteurs et la technique Physical Reservoir Computing ont été utilisés avec succès pour « calculer » le comportement des plantes.
Une plante réagit de manière complexe mais prévisible à son environnement
Les plantes réagissent à leur environnement et s'adaptent pour atteindre un objectif précis. Par exemple, une plante peut s'étendre au-delà d'un endroit ombragé pour obtenir le plus de soleil possible sur ses feuilles. Derrière elle, un système complexe se met en place dans l'usine, mais malgré cette complexité, sa réaction à la situation « d'ombre » est assez prévisible.
Cette prévisibilité offre des perspectives de « calcul » avec le comportement des plantes. Olivier Pieters, chercheur à l'ILVO-UGent, a installé des capteurs d'épaisseur de feuilles et des caméras sur des fraisiers et a développé une plate-forme de capteurs avec le matériel et les logiciels associés suffisamment précis pour mesurer efficacement les variables environnementales et les caractéristiques des plantes (épaisseur et allongement des feuilles). Il a ensuite appliqué avec succès le Physical Reservoir Computing (PRC) à ses dates de plantation.
Calcul des réservoirs physiques
PRC vient de l'informatique et est utilisé, entre autres, pour permettre à un robot d'ajuster ses mouvements en temps réel en réponse à des stimuli visuels. À première vue, une usine semble « plus simple » qu'un robot, mais ce n'est certainement pas vrai dans ce contexte. Par exemple, une plante ne réagit pas toujours exactement de la même manière à un stimulus, son comportement varie également en fonction d'autres facteurs comme l'âge et la saison. Contrairement à un corps de robot, les plantes changent régulièrement. Pensez au bourgeonnement des feuilles au printemps et au flétrissement à l'automne. Cela rend la tâche difficile pour PRC, car cette méthode suppose que les réactions et la mémoire ne changent pas avec le temps.
Première étape, recherche de suivi nécessaire (et commencée)
Pour ces raisons, Pieters n'a mené des recherches sur des plantes adultes que pendant une semaine seulement. Mais il a effectivement réussi à utiliser PRC et le nouveau réseau de capteurs pour calculer à partir d'une caractéristique de plante mesurée telle que l'épaisseur des feuilles jusqu'à l'interaction (complexe) entre la plante et son environnement, telle que l'intensité lumineuse, mais aussi l'humidité et le taux de photosynthèse.
Cette recherche sur les PRC dans les plantes est exploratoire, mais elle peut être qualifiée de révolutionnaire. Professeur wyffels :« Cette thèse est un bon exemple de recherche interdisciplinaire forte dans laquelle un concept issu de l'informatique est testé sur des plantes. Cela nous a donné de nouvelles perspectives dans pas moins de trois domaines :l'informatique, l'électrotechnique et la physiologie des plantes."
Pieters et ses collègues vont maintenant travailler avec la plate-forme développée et d'autres technologies de capteurs (y compris sans contact) pour voir avec quelle efficacité ils peuvent cartographier les caractéristiques des plantes pour différentes espèces végétales. L'objectif est de pouvoir surveiller un maximum de caractéristiques de manière conviviale.
Perspectives d'application intéressantes
Olivier Pieters :« L'innovation est que notre regard sur les plantes change :d'un organisme qui subit des modifications de l'environnement (passif) à un organisme qui traite des informations (actif). La grande chose est que PRC permet d'aborder la réponse des plantes de manière uniforme. Cela signifie que tous les processus végétaux peuvent être étudiés de manière comparable, ce qui est intéressant pour les sélectionneurs. Cela pourrait aussi être intéressant à long terme pour l'agriculture de précision qui part de beaucoup de données et même pour l'horticulture sous serre avec contrôle climatique contrôlé. Par exemple, une plante pourrait contrôler son propre (micro)climat dans la serre via PRC.
