Utiliser l'IA pour réduire la consommation d'énergie dans l'agriculture intérieure

L'agriculture en intérieur est la nouvelle façon de pratiquer l'agriculture, qui est améliorée grâce à l'utilisation de la technologie. Cependant, même si les usines végétales dotées d'un éclairage artificiel (PFAL) peuvent augmenter la production alimentaire par unité de surface, elles ont besoin de ressources telles que le dioxyde de carbone et l'énergie pour maintenir des conditions optimales de croissance des plantes.

L'agriculture en intérieur, également connue sous le nom d'agriculture en environnement contrôlé, consiste à cultiver des cultures dans un environnement contrôlé, généralement à l'intérieur. Selon un rapport de Fact.MR, le marché mondial de l'agriculture en intérieur est actuellement évalué à 40,51 milliards de dollars et devrait dépasser 118 milliards de dollars au cours de la prochaine décennie.

Ce type d'agriculture utilise des lumières artificielles et des technologies pour optimiser les conditions de croissance et améliorer les rendements des cultures. Comme le dit Jennifer Amann de l'American Council for an Energy-Efficient Economy : "Il s'agit en grande partie des mêmes technologies que l'on verrait dans un bâtiment pour le confort humain, mais utilisées pour les plantes."

En raison de la demande croissante d'aliments frais à haute valeur nutritionnelle, des efforts visant à atténuer les effets du changement climatique et de la nécessité d'obtenir des rendements plus élevés tout au long de l'année en utilisant un espace et une eau limités, il y a eu un intérêt croissant pour la culture de cultures en un espace clos. Après tout, l’agriculture en intérieur offre un moyen économique, économe en ressources et respectueux de l’environnement de cultiver des aliments.

De plus, un contrôle précis des facteurs environnementaux tels que l'humidité, la lumière, la température et les niveaux de nutriments peut être obtenu pour augmenter la productivité et relever les défis liés à l'agriculture traditionnelle.

Certaines des méthodes populaires utilisées dans l'agriculture d'intérieur comprennent la culture hydroponique, l'aéroponie et l'aquaponie, qui ont repoussé les limites de ce qui peut être cultivé en intérieur. De plus, l'intégration de l'éclairage LED, de l'Internet des objets et de l'intelligence artificielle contribuent à faire progresser le secteur.

Par exemple, au Texas et aux États-Unis, la société de serres hydroponiques verticales Eden Green Technology contrôle tous les aspects de la vie d'une plante dans ses installations de 82 500 pieds carrés, où sept miles de tuyaux fournissent de l'eau riche en nutriments et où de l'air frais est pompé pour créer le microclimat idéal pour la laitue, qui est ensuite vendue à Walmart. L'installation utilise des lumières LED, qui utilisent des algorithmes programmés pour fournir la bonne quantité de lumière, en plus de la lumière naturelle, ce qui la rend « assez indépendante de l'environnement extérieur ».

L'utilisation de la technologie dans l'agriculture est en augmentation grâce à sa capacité à réduire les coûts, à augmenter la production agricole et à améliorer l'efficacité. L’utilisation du Big Data, de l’IoT, de la robotique et de l’IA est particulièrement bénéfique pour l’automatisation des opérations agricoles. Alors que le GPS et les capteurs utilisent une approche basée sur les données pour optimiser la production agricole, les drones facilitent l'inspection sur le terrain et la surveillance de la croissance des cultures et du bétail.

Utiliser l'IA pour réduire la consommation d'énergie dans l'agriculture en intérieur

Maintenant, concentrons-nous sur une nouvelle étude qui a utilisé l'intelligence artificielle pour réduire la consommation d'énergie de l'agriculture en intérieur jusqu'à 25 %.

En intégrant l'IA dans les usines, nous pouvons réguler efficacement les systèmes d'éclairage et de climatisation, réduisant considérablement la consommation d'énergie dans les usines et économisant des ressources précieuses tout en amplifiant l'efficacité. Ces usines végétales sont essentiellement de grandes fermes intérieures dotées d’un contrôle complet du climat et de l’éclairage.

Selon Benjamin Decardi-Nelson, chercheur postdoctoral au laboratoire de Fengqi You en ingénierie des systèmes énergétiques à Cornell Engineering, si ces plantes du monde entier utilisent l'IA, cela peut aider à « faciliter la photosynthèse, la transpiration et la respiration des cultures dans ces bâtiments. »

Il s’agit d’une énorme réussite qui peut potentiellement contribuer à répondre à la demande alimentaire mondiale croissante à mesure que la population augmente. La population mondiale s'élève actuellement à 8,2 milliards d'habitants et, selon les projections des Nations Unies, elle atteindra 9,7 milliards d'ici 2050 et 11,2 milliards d'ici 2100.

Combiné à l'urbanisation et au changement climatique, il est nécessaire de travailler sur les systèmes de production alimentaire actuels et de les rendre plus efficaces afin qu'ils puissent répondre à la demande croissante. D’où l’accent mis sur l’agriculture en intérieur, qui s’appuie sur la technologie pour créer des environnements contrôlés. Cela les rend moins vulnérables au changement climatique et à d’autres facteurs affectant l’agriculture traditionnelle.

Mais l’agriculture en intérieur n’est pas non plus sans défis. Selon You, les systèmes de contrôle environnemental actuels ne sont tout simplement « pas assez intelligents ». Ils sont énergivores et nécessitent une gestion prudente des ressources pour être durables.

Une réponse est la ventilation, mais même si elle peut réduire la consommation d'énergie, elle affecte les niveaux de dioxyde de carbone et l'équilibre hydrique, ce qui complique la croissance des plantes. Ici, l’IA peut être d’une immense aide en gérant plusieurs complexités.

L'intelligence artificielle est déjà largement utilisée dans le secteur, allant de la prévision des rendements basée sur des données satellite, à l'analyse de diverses données (photos de terrain et satellite, météo et humidité du sol) à l'identification des problèmes de culture et à la prévision des tendances des maladies en analysant plantes, puis recommander des traitements pour réduire l'utilisation de pesticides en signalant uniquement les zones touchées. L'IA aide en outre les agriculteurs à optimiser l'utilisation des ressources et à négocier les prix des récoltes en évaluant les taux de rendement et les niveaux de qualité.

La dernière étude, quant à elle, a utilisé l’IA pour réduire la consommation d’énergie dans l’agriculture en intérieur. Selon Decardi-Nelson, la rationalisation des opérations utilisant l’IA pour réduire la consommation d’énergie peut rendre les fermes intérieures viables même dans les régions où les possibilités d’économie d’énergie sont limitées. Il a ajouté :

« En alignant stratégiquement la technologie des systèmes de contrôle environnemental avec la biologie végétale, l'énergie peut être conservée grâce à la ventilation tout en minimisant les déchets de dioxyde de carbone et en maintenant des conditions de croissance idéales. »

Un système intelligent pour rendre la production alimentaire durable

Publiée dans Nature le 9 septembre, l'étude a utilisé l'apprentissage par renforcement profond et

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