Cultiver des tomates qui produisent de grandes quantités de tomates de bonne qualité en utilisant un minimum de ressources et sans jamais mettre les pieds dans la serre. Cela peut sembler impossible, mais l'équipe AuTomatoes a prouvé que c'était bel et bien possible. L'équipe AuTomatoes a remporté de manière convaincante l'Autonomous Greenhouse Challenge, organisé par l'université de Wageningen, en obtenant la meilleure note sur tous les critères d'évaluation : elle a réalisé le bénéfice net le plus élevé en utilisant le moins de matières premières possible, et le jury a jugé que sa stratégie d'intelligence artificielle était la meilleure. L'équipe a également appliqué les principes du Plant Empowerment dans ses algorithmes afin de favoriser au mieux l'équilibre des plantes et d'obtenir une récolte équilibrée et vigoureuse. Ainsi, la plante était au centre de toutes les actions de l'équipe AuTomatoes.
Le consultant René Beerkens et le chercheur et analyste de données Evripidis Papadopoulos de Hoogendoorn Growth Management nous emmènent sur le chemin de l'équipe AuTomatoes vers cette victoire spectaculaire.
Presque éliminée par la qualité
L'équipe AuTomatoes était composée d'employés et d'étudiants de Van der Hoeven Horticultural Projects, TU Delft, KeyGene et Hoogendoorn. Cette combinaison de personnes issues de milieux différents a été choisie pour combiner les connaissances, l'expérience et les données afin de prendre une toute nouvelle direction.
Après la formation de l'équipe, le défi proprement dit a été précédé d'un hackathon, au cours duquel 21 équipes se sont affrontées pour maximiser le bénéfice net d'une culture virtuelle de tomates dans une serre virtuelle. René : "Le hackathon nous a poussés à penser comme un modèle, vous devez commencer à penser en termes d'algorithmes et de valeurs optimales". Lorsque l'équipe a reçu les premiers résultats, elle a constaté avec enthousiasme qu'elle obtenait de bons résultats. Cependant, l'équipe s'était concentrée sur l'augmentation de la production et la réduction des coûts, mais la valeur Brix, qui détermine la qualité, n'était pas très bonne. Le "game-changer" du hackathon était la valeur Brix, qui pouvait entraîner d'énormes différences de prix. Lorsque nous l'avons découvert, nous avons commencé à nous concentrer sur la qualité également. Cela nous a permis d'améliorer la qualité et de terminer à la cinquième place, ce qui était juste suffisant pour participer à l'Autonomous Greenhouse Challenge", explique René. Malgré les 24 heures de stress, l'équipe a également tiré profit du hackathon. René : "Le hackathon a créé des liens étroits. Vous passez 24 heures avec des gens que vous connaissez à peine. Vous allez à l'extrême et vous apprenez comment les gens pensent et agissent. Nous avons commencé le hackathon en tant qu'individus et, à la fin, nous formions une véritable équipe.
Une confiance balayée
Avant le début de l'Autonomous Greenhouse Challenge, René et Evripidis ont élaboré ensemble la stratégie en matière d'IA avec laquelle l'équipe a entamé le défi. Evripidis : "Nous avons élaboré la stratégie initiale sur la base de notre expérience et de nos connaissances communes en matière d'analyse de données et de culture fondée sur les données. Lorsque nous avons présenté l'idée à l'équipe, tous les autres membres de l'équipe nous ont demandé pourquoi nous avions élaboré cette stratégie. Tous les membres de l'équipe sont issus de disciplines différentes, si bien qu'à chaque fois que quelqu'un disait quelque chose, tous les autres demandaient : "Pourquoi ?", car nous ne voulions pas nous baser sur des hypothèses. Après une discussion amusante au cours de laquelle nous avons répondu à toutes les questions "Pourquoi" et expliqué notre raisonnement, nous nous sommes tous mis d'accord sur la stratégie de l'IA.
L'équipe a commencé le défi un peu incertaine, car tout était nouveau et elle ne savait pas vraiment à quoi s'attendre. Mais les choses ont changé après les premiers résultats. Evripidis : "Les premières semaines, nous étions constamment en train de tout vérifier, mais après deux semaines, nous avons commencé à nous sentir plus confiants et à vérifier de moins en moins de choses. Et au moment où nous étions très confiants et où nous ne vérifiions presque rien, notre serre a été inondée". Une conduite d'eau située à proximité des compartiments de la serre du défi s'est rompue et a provoqué une inondation dans tous les compartiments. Evripidis : "Les algorithmes ont continué à fonctionner avec les données initiales, mais nous avons dû remplacer tous nos capteurs supplémentaires. Heureusement, toutes les personnes impliquées ont réagi très rapidement, de sorte que les dégâts n'ont finalement pas été trop importants." René : "Par la suite, nous avons consacré plus d'énergie à la prévention des maladies et, heureusement, nous n'avons pas eu d'effets négatifs sur les cultures. En fin de compte, c'est l'inondation de notre serre qui nous a ramenés à l'essentiel". René et Evripidis sont d'accord sur l'importance du travail d'équipe, en général, mais surtout dans les situations de stress. Evripidis : "Les suites de l'inondation ont été intenses, mais tous les membres de l'équipe ont tout donné pour se remettre sur les rails. Il nous a fallu moins de deux heures pour remplacer les capteurs et revenir à la normale. Le travail d'équipe nous a permis de donner le meilleur de nous-mêmes et nous a donné l'énergie nécessaire pour continuer.
Résultats
La reconquête de la concentration a finalement très bien fonctionné. L'équipe AuTomatoes a remporté haut la main le défi de la serre autonome. Elle a obtenu les meilleurs résultats pour tous les critères d'évaluation et a cultivé le plus grand nombre de kilos de tomates de la meilleure qualité, tout en consommant le moins de matières premières. René : "Lorsque nous avons appris que nous avions remporté le défi, nous avons ressenti une grande émotion. Nous avons réussi !" Evripidis : "Depuis le début, nous avons cru en nos connaissances et en notre expérience, mais il y a toujours des doutes. Les résultats du défi ont donc confirmé beaucoup de choses pour nous personnellement.
Comment ont-ils réussi ? Selon René, l'équipe a gagné en faisant plus avec moins. "Nous avons utilisé toutes les ressources que Mère Nature nous offre de la manière la plus efficace possible. Par exemple, lorsque vous avez des radiations, vous obtenez également de la chaleur et vous ne devez pas laisser cette chaleur s'échapper. Si les plantes s'évaporent à cause du rayonnement, il ne faut pas laisser l'humidité s'échapper. Et surtout, si vous avez du CO2 dans la serre, essayez de le garder à l'intérieur en gardant les fenêtres fermées autant que possible.
Des solutions pour les agriculteurs
"Notre objectif est de faciliter la vie des agriculteurs grâce à nos outils et à nos solutions", explique M. Evripidis. Pendant le défi, l'équipe a utilisé un tableau de bord central pour afficher toutes les données. De cette manière, toutes les informations pertinentes étaient toujours disponibles pour tous les membres de l'équipe. Ces données ont également servi à développer les algorithmes utilisés pour contrôler le climat de croissance. Evripidis : "Grâce à ce tableau de bord, les cultivateurs peuvent immédiatement voir si tout va bien ou si quelque chose ne va pas".
L'équipe a également utilisé un nouveau capteur innovant : l'échelle de transmission de la lumière. Evripidis : "Ce capteur mesure la lumière à trois niveaux différents et nous a aidés à déterminer la pénétration réelle de la lumière dans le feuillage. Cette mesure permet de connaître la quantité de lumière bloquée par la canopée, sur la base de laquelle nous avons pris des décisions concernant notre stratégie de taille."
Un autre outil est le système d'optimisation de la ventilation mis au point par l'équipe. Pour ce contrôle, le cultivateur n'a qu'à entrer trois valeurs souhaitées et l'algorithme s'occupe du reste. Il en va de même pour le contrôle de l'irrigation. Evripidis : "Avec nos algorithmes, le cultivateur n'a qu'à entrer l'induration souhaitée du substrat et l'algorithme trouve alors le bon moment pour arrêter l'arrosage." René : "Nous travaillons actuellement d'arrache-pied pour mettre ces solutions à la disposition des cultivateurs. Nous voulons leur permettre de mieux contrôler le climat de leurs serres grâce à des systèmes simplifiés. Nous le faisons en reliant les systèmes entre eux. Cela permet aux producteurs d'avoir l'esprit tranquille.