La quatrième révolution agricole : un tournant pour la sécurité alimentaire ?

L’ingénieur en biosenseurs Azahar Ali, professeur adjoint en sciences animales et en ingénierie des systèmes biologiques à Virginia Tech, se prépare à l’arrivée d’une quatrième révolution agricole. Une ère qui promet d’exploiter le potentiel transformateur des technologies connectées issues de la quatrième révolution industrielle.

Ali identifie trois technologies qui se distinguent par leur potentiel pour faire progresser une agriculture précise et respectueuse du climat : les capteurs agricoles portables, les appareils connectés – ou «intelligents» – et l’intelligence artificielle (IA).

Dans un article de synthèse, Azahar Ali et ses collègues Matin Ataei Kachouei de l’École des sciences animales et Ajeet Kaushik de l’Université polytechnique de Floride ont écrit que la fusion de ces technologies de pointe pourrait créer un changement de paradigme dans la façon dont le secteur agricole surveille la sécurité et la qualité des aliments, ainsi que la santé et la productivité des plantes à l’échelle mondiale.

Surveillance rapide et précise pour nourrir le monde

Pour Azahar Ali, il est essentiel de privilégier une surveillance rapide, précise et précoce pour nourrir de manière durable et sûre la population mondiale en rapide expansion, qui devrait atteindre près de 10 milliards d’individus d’ici 2050 et nécessitera 50% de nourriture en plus pour maintenir la chaîne d’approvisionnement alimentaire mondiale, selon l’article.

Selon le rapport 2023 sur la productivité agricole mondiale, ou rapport GAP, publié par la Faculté d’agriculture et des sciences de la vie, la croissance de la productivité agricole mondiale a considérablement ralenti et les efforts actuels pour augmenter durablement la production sont insuffisants.

Collaboration pour exploiter leur plein potentiel

Ali a déclaré que les chercheurs devront collaborer pour exploiter le plein potentiel des nouvelles technologies qui pourraient aider les producteurs à répondre à la demande future. Les agronomes doivent travailler avec des experts en ingénierie, en médecine humaine et vétérinaire, et en science des matériaux.

« Il y a un énorme fossé dans ce type de collaboration », a indiqué Azahar Ali. « Je développe des capteurs, mais j’ai besoin de collaborer avec des experts en apprentissage automatique. Nous devons nous engager dans une collaboration plus étroite pour résoudre la crise alimentaire. »

Progrès récents et défis à venir

Dans leur article, les 3 scientifiques ont exposé les progrès récents que les chercheurs ont réalisés en appliquant des capteurs, des appareils intelligents et l’IA pour surveiller les aliments et les plantes. Ils ont également décrit le potentiel et les défis de la combinaison de ces technologies.

La technologie des capteurs alimentaires a connu un développement remarquable, ont-ils écrit, avec un accent mis sur la mesure des toxines, de l’humidité, du pH, de la fraîcheur, de la température, des contaminants et des agents pathogènes. Le suivi de ces facteurs est essentiel pour la sécurité alimentaire, la qualité des aliments et le respect des normes d’emballage élevées.

Les chercheurs ont décrit comment ces capacités de détection pourraient être améliorées lorsqu’elles sont associées à d’autres technologies : avec l’association de capteurs et d’appareils intelligents, les systèmes de détection des aliments, du bétail et des plantes pourraient collecter précisément des données en temps réel, sur site et à grande échelle. Les réseaux de nouvelle génération pourraient alors transmettre rapidement les volumes de données élevés générés par ces systèmes.

« L’IA pourrait rationaliser l’analyse des données grâce au traitement automatique des données, ont écrit les chercheurs. Elle prendrait ainsi en charge les volumes de données générés par les capteurs intelligents », a précisé Azahar Ali.

Combinés, les appareils intelligents et l’IA offrent également le potentiel d’une analyse prédictive, permettant aux producteurs d’anticiper pro-activement les défis tels que les épidémies de maladies et les modèles météorologiques.

Exemples d’intégration de technologies multiples

Tout au long de l’article, les scientifiques ont mis en évidence des exemples de la façon dont les chercheurs explorent actuellement l’intégration de plusieurs technologies, y compris le développement de capteurs électrochimiques utilisés pour détecter les biomarqueurs de maladies dans le lait de vache, le jus d’orange et le jus de pomme, et l’utilisation de capteurs de plantes intégrés à base de micro-aiguilles aux côtés de dispositifs imprimés en 3D basés sur des smartphones pour détecter les virus dans les tomates.

Les chercheurs voient du potentiel dans ces solutions, mais ils ont également noté les défis existants pour exploiter les technologies de la quatrième révolution agricole : il y a des préoccupations de sécurité dans la collecte de données à l’aide de capteurs intelligents ; les coûts des capteurs, de l’infrastructure réseau et de la gestion des données pourraient être prohibitifs ; et il pourrait y avoir des problèmes de connectivité Internet lors de l’utilisation d’appareils intelligents dans les zones rurales ou éloignées où se trouvent de nombreuses fermes.

Collaboration pour surmonter les défis

Pour relever ces défis, Ali a souligné la nécessité d’une collaboration, non seulement entre les scientifiques, mais aussi avec les décideurs politiques et les agriculteurs. « Pour résoudre nos problèmes communs, nous devons travailler ensemble », a-t-il conclu.

En synthèse

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que la quatrième révolution agricole ?

La quatrième révolution agricole fait référence à l’ère actuelle qui exploite le potentiel transformateur des technologies connectées issues de la quatrième révolution industrielle, notamment les capteurs agricoles portables, les appareils connectés et l’intelligence artificielle.

Quels sont les avantages de ces technologies pour l’agriculture ?

Ces technologies ont le potentiel de créer un changement de paradigme dans la façon dont le secteur agricole surveille la sécurité et la qualité des aliments, ainsi que la santé et la productivité des plantes à l’échelle mondiale.

Quels sont les défis à relever pour exploiter pleinement ces technologies ?

Il existe plusieurs défis, notamment les préoccupations de sécurité dans la collecte de données à l’aide de capteurs intelligents, les coûts élevés des capteurs, de l’infrastructure réseau et de la gestion des données, et les problèmes de connectivité Internet dans les zones rurales ou éloignées.

Quelle est la solution proposée par Ali pour surmonter ces défis ?

Ali souligne la nécessité d’une collaboration étroite entre les chercheurs, les décideurs politiques et les agriculteurs pour surmonter ces défis.

Quel est l’impact potentiel de ces technologies sur l’avenir de l’agriculture ?

Malgré les défis, l’avenir de l’agriculture pourrait être radicalement transformé par ces avancées technologiques, avec une surveillance plus précise et rapide de la sécurité et de la qualité des aliments, ainsi que de la santé et de la productivité des plantes.

Références

Légende illustration principale : Pour Azahar Ali, professeur adjoint, trois technologies se distinguent par leur potentiel à faire progresser l’agriculture de précision intelligente face au climat : les capteurs agricoles portables, les dispositifs intelligents et l’intelligence artificielle. Crédit : Photo by Sam Dean for Virginia Tech.

Article : « Internet of Things-Enabled Food and Plant Sensors to Empower Sustainability » – DOI: