Cet article a été initialement publié sur Sombre.
A TRAVERSER LES FERMES DU MIDWEST, si Girish Chowdhary réussit, les agriculteurs lâcheront un jour des robots de la taille d'un beagle dans leurs champs comme une meute de chiens chassant le faisan. Les robots, dit-il, se précipiteront à l'ombre fraîche sous une grande diversité de plantes, arrachant les mauvaises herbes, plantant des cultures de couverture, diagnostiquant les infections des plantes et recueillant des données pour aider les agriculteurs à optimiser leurs exploitations.
Chowdhary, chercheur à l'Université de l'Illinois, travaille entouré de maïs, l'une des monocultures les plus productives au monde. Aux États-Unis, l'industrie du maïs était évaluée à 82,6 milliards de dollars en 2021, mais elle, comme presque tous les autres segments de l'économie agricole, est confrontée à des problèmes de taille, notamment l'évolution des conditions météorologiques, la dégradation de l'environnement, de graves pénuries de main-d'œuvre et l'augmentation du coût de fournitures ou intrants clés :herbicides, pesticides et semences.
L'agro-industrie dans son ensemble parie que le monde a atteint le point de basculement où les besoins désespérés causés par une population croissante, les réalités économiques de l'agriculture conventionnelle et les avancées technologiques convergent pour exiger ce qu'on appelle l'agriculture de précision, qui vise à minimiser les intrants et les coûts et les problèmes environnementaux qui les accompagnent.
Aucun segment de l'agriculture n'est sans ses défenseurs passionnés de la robotique et de l'intelligence artificielle comme solutions à, fondamentalement, tous les problèmes auxquels sont confrontés les agriculteurs aujourd'hui. L'étendue de leurs visions va de la technologie qui superpose les pratiques agricoles existantes à une refonte complète de l'agriculture qui élimine les tracteurs, le sol, la lumière du soleil, les conditions météorologiques et même le fait d'être à l'extérieur comme facteurs de la vie à la ferme.
Mais les promesses de l'agriculture de précision n'ont toujours pas été tenues :étant donné que la plupart des systèmes promis ne sont pas sur le marché, peu de prix finaux ont été fixés et il existe de précieuses petites données réelles prouvant s'ils fonctionnent.
"Le marketing autour de l'agriculture de précision, cela va avoir un impact énorme, nous n'avons pas encore les données pour cela", déclare Emily Duncan, chercheuse au Département de géographie, environnement et géomatique de l'Université de Guelph au Canada. . "Pour en revenir à l'idée que nous voulons réduire l'utilisation d'intrants, l'agriculture de précision ne signifie pas nécessairement que nous allons en utiliser moins dans l'ensemble."
Même ainsi, Chowdhary, qui est co-fondateur et directeur technique d'Earthsense, Inc., la société qui fabrique ces robots de la taille d'un beagle, espère que l'adoption de ses robots propulsera les agriculteurs bien au-delà de l'agriculture de précision, pour réfléchir à la l'agriculture d'une toute nouvelle façon. À l'heure actuelle, dit-il, la plupart des agriculteurs se concentrent sur le rendement, définissant le succès comme le fait de cultiver davantage sur la même superficie de terres. Le résultat :des monocultures industrielles horizon à horizon saturées de produits chimiques et entretenues par des machines massives et de plus en plus chères. Avec l'aide de ses robots, Chowdhary prévoit plutôt un avenir de petites fermes vivant plus en harmonie avec la nature, cultivant une diversité de cultures de plus grande valeur avec moins de produits chimiques.
"La plus grande chose que nous puissions faire est de permettre aux agriculteurs de se concentrer plus facilement sur le profit, et pas seulement sur le rendement", a écrit Chowdhary dans un e-mail à Undark. "Les outils de gestion qui aident à réduire les coûts des engrais et des herbicides tout en améliorant la qualité des terres et en maintenant le rendement permettront aux agriculteurs de réaliser davantage de bénéfices grâce à des techniques fondamentalement plus durables."
Les robots de Chowdhary peuvent aider les agriculteurs à réduire leurs coûts, entre autres en arrachant les mauvaises herbes qui concurrencent le maïs. Pendant des siècles, les agriculteurs ont dompté les mauvaises herbes avec des houes et des charrues. La Seconde Guerre mondiale a donné naissance à l'industrie chimique moderne, et les herbicides qu'elle a produits ont fait que les agriculteurs perçoivent les mauvaises herbes comme un non-problème, laissant le sol sous des cultures comme le maïs anormalement nu et augmentant considérablement le rendement par acre, révolutionnant l'économie agricole.
La nature est persistante, cependant, et inévitablement les mauvaises herbes ont évolué qui résistent aux herbicides. Pour compenser, les fournisseurs mélangent des cocktails herbicides puissants et de plus en plus coûteux et modifient génétiquement les semences pour qu'elles soient résistantes aux produits chimiques. Cette course aux armements agricoles piège les agriculteurs dans un cycle de hausse des coûts, menace de précieuses ressources en eau et ne fonctionne que jusqu'à ce que, comme le dit Earl Slinker, un agriculteur de l'Iowa, "vous sortez et pulvérisez un an et ça ne fait rien". Le résultat est une récolte plus faible, selon Slinker, ce qui, dans le secteur agricole à faible marge bénéficiaire, peut signifier un désastre.
La question qui sous-tend toutes les théories est à la fois économique et culturelle :les agriculteurs vont-ils adhérer ?
"Le défi consiste à démontrer les avantages pour les agriculteurs et à rendre ces choses faciles à adopter", explique Madhu Khanna, qui étudie l'adoption de la technologie au Département de l'agriculture et de l'économie de la consommation de l'Université de l'Illinois. "Pour la plupart de ces technologies, les avantages sont incertains."
Je N AGRICULTURE, la sagesse conventionnelle est que le résultat de la course à la ferme du futur sera déterminé par une prise de décision économique lucide. Si la robotique et l'intelligence artificielle ont du sens sur le plan commercial, le marché se développera. "Les agriculteurs et les producteurs sont très intelligents à ce sujet", déclare Baskar Ganapathysubramanian de l'Institut d'intelligence artificielle pour une agriculture résiliente de l'Iowa State University. "Du point de vue matériel et logiciel, s'il existe une proposition de valeur claire", ajoute-t-il, "ils vont la choisir".
Les chiffres de croissance suggèrent que les agriculteurs sont ouverts aux avantages potentiels des technologies de pointe. Dans l'ensemble, les agriculteurs ont dépensé près de 25 milliards de dollars en tracteurs et autres équipements agricoles en 2020. Alors que Covid-19 a ralenti l'adoption de la robotique, les fermes du monde entier devraient intégrer la technologie dans leurs opérations plus rapidement que le marché industriel - des augmentations de 19,3 % et 12,3 % , respectivement, sur cinq ans. La société de recherche mondiale MarketsandMarkets estime que les dépenses en robots passeront de près de 5 milliards de dollars en 2021 à près de 12 milliards de dollars en 2026. L'un des résultats de cet optimisme, selon CropLife, une publication américaine sur l'agroalimentaire, est que le troisième trimestre de 2021 a vu plus d'entreprises investissement en capital dans les startups de technologie agricole que jamais :plus de 4 milliards de dollars.
« Si peu de gens ont de l'expérience en agriculture », explique Joe Anderson, historien de l'agriculture et professeur à l'Université Mount Royal de Calgary. «Ils supposent qu'il y a plus de stase qu'il n'y en a eu. Il y a beaucoup d'innovations. Il y a eu beaucoup de changements."
"Le défi consiste à démontrer les avantages pour les agriculteurs et à rendre ces choses faciles à adopter", déclare Khanna. "Pour la plupart de ces technologies, les avantages sont incertains."
Les tracteurs traînant d'énormes outils à travers des champs fertiles sont dotés d'une technologie qui a dépassé même les automobiles les plus avancées. Beaucoup sont guidés par GPS, suivant des chemins tracés au fil des années de plantation et de récolte, faisant de l'agriculteur dans la cabine climatisée et équipée d'une vidéo rien de plus qu'un passager.
"Vous mettez votre premier laissez-passer et les suivants suivront tout de suite", explique Slinker, qui exploite 500 acres à l'extérieur de Grundy Center, Iowa. "Je viens de mettre un peu de Keith Jarrett et de m'asseoir et de voyager à travers le terrain."
À l'automne, les machines de récolte se guident le long de ces mêmes pistes, détectant et enregistrant la productivité de chaque pied carré de champ. Ces données peuvent être utilisées pour calculer la quantité de semences hybrides à planter l'année prochaine, déterminer à quel point elles doivent être fertilisées pour atteindre leur plein potentiel et identifier les petites parcelles de terrain qui ne sont pas assez productives pour être plantées de manière rentable.
"Quand je m'arrête et que je pense à un tracteur autonome, cela semble être un très grand pas en avant", a déclaré Sarah Schinkel, qui dirige le groupe d'innovation technologique de John Deere, lors du National Farm Machinery Show en février, "mais quand je m'arrête et que je pense à et à quel point l'automatisation fait déjà partie de notre équipement, ce n'est peut-être pas un si grand saut. »
Deere lance cette année une version limitée de son premier tracteur entièrement autonome, avec une plus grande disponibilité en 2023 et au-delà. Contrairement à la vision du petit robot de chercheurs comme Chowdhary, il s'agit d'un remake du populaire tracteur modèle 8R de l'entreprise, qui pèse 14 tonnes. Il s'intègre parfaitement dans le modèle agroalimentaire existant, mais même avec cet avantage d'adoption, personne ne s'attend à une transition rapide. L'équipement agricole a une durée de vie étonnamment longue, du moins par rapport aux produits de consommation comme les voitures. Les tracteurs modernes fonctionnent régulièrement pendant 4 000 heures, et un modèle bien entretenu peut durer 10 000 heures, soit environ 25 ans.
"Même si vous pensez que vous seriez intéressé par l'achat d'un nouvel équipement robotique", déclare Scott Swinton, éminent professeur au Département d'agriculture, d'alimentation et d'économie des ressources de l'Université de l'État du Michigan, "tout dépend de l'endroit où vous vous trouvez dans le l'amortissement et les cycles d'utilisation de l'équipement dont vous disposez. Nous constatons donc une adoption beaucoup plus lente que vous dans le domaine de la génétique ou des produits chimiques. »
"Si peu de gens ont de l'expérience dans l'agriculture", déclare Anderson. «Ils supposent qu'il y a plus de stase qu'il n'y en a eu. Il y a beaucoup d'innovations. Il y a eu beaucoup de changements."
Et il y a autre chose :les critiques notent que la robotique, même si elle est largement adoptée, ne résoudra pas certaines des insuffisances sous-jacentes de l'agriculture conventionnelle.
"Quand nous pensons à ce défi mondial de nourrir tout le monde, notre système actuel n'est pas configuré pour le faire", déclare Duncan. "La solution n'est pas d'y ajouter plus de technologie. C'est questionner le système."
Le secteur des cultures en rangs de maïs et de soja du Midwest ne représente qu'une fraction de l'ensemble de l'agriculture, qui aux États-Unis était évaluée à plus de 205 milliards de dollars en 2020. Une grande partie de cela est ce que les agriculteurs appellent les cultures horticoles - fruits, légumes et autres produits.
"La distinction importante est entre les cultures de plein champ qui sont hautement mécanisées comme le maïs et les cultures horticoles qui nécessitent un traitement spécial", explique Swinton. « Ils ont une valeur plus élevée et peuvent tolérer des investissements plus élevés en équipement. C'est un équipement qui désherbe les cultures maraîchères, une récolte robotisée, disons, d'asperges ou de brocolis, des cueilleurs robotisés d'arbres fruitiers. Ce sont tous dans des domaines où vous avez besoin d'une main-d'œuvre quelque peu qualifiée, et la main-d'œuvre peut être difficile à obtenir. »
Le problème, c'est que la plantation et la récolte des cultures horticoles sont gérées si facilement par des robots humains. George Kantor, professeur-chercheur au Carnegie Mellon’s Robotics Institute, affirme qu’il sera nécessaire de changer les fermes pour s’adapter aux robots. Considérez, suggère-t-il, l'acte banal de cueillir une pomme. Ce qu'un ouvrier humain peut accomplir presque sans réfléchir est presque impossible pour une machine. Localiser chaque fruit, évaluer sa maturité et atteindre à travers un enchevêtrement de feuilles et de branches pour l'arracher doucement de l'arbre - il est plus facile, dit-il, d'entraîner l'arbre que d'entraîner le robot. Dans le cas des pommes, cela signifie sculpter le verger dans ce qu'il appelle des "murs de fruits".
"Leur canopée est formée pour être essentiellement un objet bidimensionnel", explique Kantor. "C'est un mur avec un tas de pommes accrochées dessus. Nous n'avons rien qui puisse récolter le pommier de votre grand-père, qui puisse atteindre l'intérieur de la canopée et cueillir une pomme. Mais ces murs de fructification, c'est un problème beaucoup plus facile."
W ICI L'AGRICOLE la pénurie de main-d'œuvre est la plus intense, la robotique gagne du terrain le plus rapidement. Robert Hagevoort, spécialiste de la vulgarisation laitière et professeur à l'Université d'État du Nouveau-Mexique, affirme que la nature de l'élevage laitier fait de sa crise de la main-d'œuvre l'une des pires des secteurs agricoles. Les vaches doivent être traites deux fois par jour, dit-il, chaque jour, ce qui crée un mode de vie difficile à vendre aux jeunes qui choisissent une carrière. La pénurie de main-d'œuvre contribue à la diminution du nombre d'exploitations laitières.
"Dans certains endroits", dit-il, "certains de ces producteurs avec des terres qu'ils ont achetées à l'acre pour l'agriculture finissent par les vendre au pied carré pour le développement immobilier."
La robotique a offert une bouée de sauvetage à certains producteurs laitiers. Mais contrairement à la vision idéalisée des fermes familiales plus petites et plus locales, la robotique a poussé les laiteries vers des exploitations plus grandes.
« Si vous vous êtes lancé dans l'agriculture parce que vous vouliez faire votre propre truc et être seul comme mon père l'a fait », explique Christopher Wolf, professeur d'économie agricole à l'Université Cornell, « ce n'est plus le travail. C'est un ensemble de compétences différent. Vous ferez partie d'une équipe de direction."
Wolf a grandi dans le Wisconsin à une époque où 150 vaches constituaient un grand troupeau, mais encore gérable par une seule grande famille. L'ajout de robots à l'élevage laitier crée les mêmes économies d'échelle potentielles qui ont permis d'industrialiser les cultures en rangs comme le maïs et le soja. Un seul robot trayeur peut s'occuper de plus de 60 vaches, et le deuxième trayeur est moins cher que le premier, et le troisième moins cher que le second. Dans les salles de traite avancées, des dizaines de trayeurs peuvent être reliés entre eux et gérés par seulement quelques techniciens travaillant des quarts de travail prévisibles de huit heures et n'ayant pratiquement aucun contact avec les vaches.
"Lorsque nous pensons à ce défi mondial consistant à nourrir tout le monde, notre système actuel n'est pas conçu pour le faire", déclare Duncan. "La solution n'est pas d'y ajouter plus de technologie. C'est remettre en cause le système."
"Si vous êtes organisé de cette façon, vous pouvez également prendre des vacances", explique Wolf. "J'ai connu des producteurs laitiers qui n'avaient pas pris de vacances depuis 20 ans."
Aux confins de l'agriculture robotique se trouvent les développeurs qui abandonnent complètement presque tous les aspects de l'agriculture traditionnelle. Iron Ox, une start-up californienne qui vient de recevoir une injection de capital de 53 millions de dollars du fonds Breakthrough Energy Ventures de Bill Gates, cultive des produits frais de grande valeur dans des environnements intérieurs entièrement contrôlés.
"La plupart des approches d'automatisation de certaines parties de l'agriculture consistent en un robot qui effectue une seule opération", déclare Brandon Alexander, PDG de l'entreprise. "La raison pour laquelle cela n'a pas réussi est qu'en fin de compte, les plantes sont des choses complexes. Si vous voulez vraiment l'automatiser, vous devez concevoir l'ensemble du processus à partir de zéro pour l'automatisation."
Cela se produira probablement d'abord dans un secteur agricole avec peu de traditions à changer, une très petite base technique installée à remplacer et un taux de rendement potentiel élevé, ce qui est une description assez appropriée de l'industrie embryonnaire du cannabis. Le cannabis légal est déjà la cinquième culture la plus précieuse aux États-Unis, et les producteurs adoptent de nouvelles technologies contrairement aux agriculteurs traditionnels.
"Il n'y a pas de fort biais en regardant en arrière sur la façon dont la récolte est produite", explique Kantor. « L'autre chose, bien sûr, c'est que nous parlons de cultures de grande valeur. Les raisins sont des cultures de grande valeur, les légumes-feuilles sont des cultures de grande valeur, mais le cannabis est dans une toute autre catégorie. Cela va conduire à de nombreuses technologies intéressantes."
ÉTUDE PAR LE L'Université de l'Illinois estime que le coût des semences, des engrais, des herbicides et d'autres intrants agricoles pour la production de maïs et de soja va augmenter de plus de 30 % entre 2020 et la saison de plantation de 2022. L'étude prédit que le rendement par acre - à peu près l'équivalent du bénéfice brut - pour le maïs passera de 378 $ à 61 $ par acre en 2022.
« Du point de vue des agriculteurs, ils savent qu'ils ont besoin d'aide », déclare Alexander. "Le producteur moyen reconnaît que quelque chose d'assez radical doit changer si nous voulons nourrir une population croissante."
Mais selon Terry Griffin, économiste des systèmes de culture à la Kansas State University, les économistes supposent trop souvent que les agriculteurs se comporteront comme des entreprises, alors qu'ils se comportent souvent davantage comme des consommateurs. « Différentes personnes mesurent la valeur différemment », dit Griffin. « Certaines gestions agricoles visent à obtenir le meilleur rendement net. Certains pourraient vouloir l'équipement le plus récent ou les meilleures mesures environnementales. Pour chaque individu, c'est une proposition de valeur différente."
Khanna cite un autre facteur souvent oublié :les perceptions des consommateurs. Si les consommateurs commencent à exiger, par exemple, plus de récoltes produites sans l'application intensive de produits chimiques d'aujourd'hui, cela pourrait favoriser l'adoption de la robotique.
« Nous sous-estimons les consommateurs », dit-elle, en référence au rôle qu'ils peuvent jouer dans la création de ce marché. « Comme il y a plus de demande pour des produits agricoles produits de manière durable, il y aura une plus grande tendance à documenter ce que font les agriculteurs. Les politiques le feront également, mais une grande partie du changement sera motivée par les pressions des consommateurs et du marché. »
"Je ne pense pas qu'il y aura un modèle d'agriculture à l'avenir, mais il y a une poussée pour s'éloigner du modèle agricole industriel", déclare Hermione Dace, analyste politique au Tony Blair Institute for Global Change à Londres. . « L'agriculture traditionnelle existera toujours, mais il y en aura moins. La robotique aidera les agriculteurs traditionnels à appliquer les intrants avec plus de précision et à réduire l'impact environnemental de l'agriculture tout en réduisant les coûts. »
Nidhi Kalra, scientifique principal de l'information à la Rand Corporation, un groupe de réflexion sur les politiques publiques, déclare que le moment actuel dans l'agriculture rappelle le Gartner Hype Cycle, une formulation de l'adoption de nouvelles technologies "qui est essentiellement que les nouvelles technologies arrivent, les rêves sont largement surgonflés, ces technologies s'effondrent et les gens disent que ce sont des ordures, puis vous sortez de la vallée et la technologie commence à faire des choses utiles dans le monde. »
Si elle a raison, l'anticipation enthousiaste d'aujourd'hui de l'utopie robotique de l'agriculture à venir cédera inévitablement la place à la désillusion, car les idées qui semblent changer le monde ne représentent que très peu.
Kantor pense qu'il y a déjà eu trois ou quatre vagues robotiques. Dans les années 1950, Walt Disney a créé Tomorrowland, la première démonstration vraiment vivante de ce que des robots très humains pourraient un jour faire. Cela a généré beaucoup d'enthousiasme, mais ce qui est sorti de cette période, ce sont des robots industriels, boulonnés aux sols des usines et accomplissant une seule tâche par cœur. Presque chaque décennie depuis lors, de nouvelles technologies ont ouvert des possibilités plus larges. Il cite l'ordinateur personnel, les guichets automatiques et les kiosques commerciaux.
"Maintenant, nous sommes dans une vague de voitures autonomes et une vague d'agriculture, et ça va reculer", dit-il. "J'aime penser à cela comme aux marées, aux vagues qui s'échouent sur la plage, et il y a beaucoup d'excitation, puis les vagues se retirent, et une ou deux choses sont laissées derrière et sont utiles."
Cela dépendra en fin de compte de ce que les agriculteurs choisiront. Dans sa ferme de l'Iowa, Slinker se considère comme assez typique. Il n'est pas à la pointe de la technologie, mais il adopte ce qui a du sens pour lui et ce qu'il a vu fonctionner pour les agriculteurs qu'il connaît. Mais il gardera aussi certaines choses, même si ce n'est pas tout à fait rationnel.
Ainsi, en plus de l'équipement moderne qu'il utilise pour exploiter sa ferme, il conserve un vieux tracteur ayant appartenu à son père. Ce tracteur ne fait peut-être pas partie des calculs d'un milliard de dollars effectués en son nom par des personnes qui passent plus de temps dans des laboratoires de recherche et des salles de conférence qu'à la ferme, mais cela devrait l'être. C'est pratique pour transporter de petites charges sans passer des heures sur ses tracteurs plus gros et plus chers. Et cela rappelle à Slinker, dit-il, pourquoi il s'est lancé dans l'agriculture en premier lieu, et c'est quelque chose qu'il aimerait préserver.
