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Harvesting a wheat field, dust clouds
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L’agriculture trouvera-t-elle son salut dans les mathématiques ?

Jeremie Wainstain
Jérémie Wainstain
docteur en physique des solides et fondateur de Thegreendata
En bref
  • En matière agricole de sérieux problèmes sont devant nous: la sécurité alimentaire, l’agroécologie, la décarbonation, la restauration des sols.
  • Nitrates et mécanisation ont permis une augmentation spectaculaire de la productivité agricole mais consomment des hydrocarbures.
  • Maintenir une forte productivité tout en verdissant l’agriculture est possible en raisonnant à l’échelle du système alimentaire, et en améliorant la coordination entre producteurs, consommateurs, distributeurs, et investisseurs financiers.
  • L'enjeu est donc de mieux modéliser : plus de données, mieux partagées, et mieux exploitées, avec des modèles plus complexes, intégrant agronomie, climat et marchés.
  • La mathématisation de l’agriculture sera possible à travers une plateformisation de l’alimentation européenne, permettant le partage des données entre tous les acteurs.

Pour penser l’agriculture de demain, vous insistez sur la nécessité de raisonner à l’échelle du système alimentaire. N’est-ce pas oublier le cœur de ce système, la production ?

C’est pour mieux y revenir, et pour ouvrir des espaces de réflex­ion. Le sys­tème ali­men­taire est au con­flu­ent de dif­férents con­textes : la dis­tri­b­u­tion, la con­som­ma­tion, et la pro­duc­tion. Cette dernière était jadis une fonc­tion directe de trois fac­teurs : le sol, les ani­maux, les humains. L’ensemble a été ren­du plus pro­duc­tif grâce à la mécan­i­sa­tion et aux nitrates, c’est-à-dire aux hydro­car­bu­res. Nous man­geons du pét­role ! Peut-on main­tenir cette pro­duc­tiv­ité sans pét­role ? C’est toute la ques­tion aujourd’hui, et elle est très dif­fi­cile à traiter si l’on s’en tient à la seule production.

Si l’on raisonne à l’intérieur de l’ex­ploita­tion, une réponse pos­si­ble passe par la low tech, c’est-à-dire le retour aux pra­tiques qui exis­tait avant la mécan­i­sa­tion. Mais la ques­tion de la pro­duc­tiv­ité revient vite, et avec elle celle des coûts.

Une autre réponse con­siste inverse­ment à aug­menter l’intensité tech­nologique. Mais cela pose encore de nom­breux prob­lèmes : il n’est pas facile d’extraire de la bet­ter­ave avec un robot. Et l’énergie reste au cen­tre du jeu, même si on peut imag­in­er un déport vers l’électricité.

En revanche, si on élar­git la réflex­ion, en pas­sant de la ferme aux dif­férents con­textes dans lesquelles elle s’inscrit, et notam­ment au sys­tème ali­men­taire, d’autres pos­si­bil­ités appa­rais­sent. On peut opti­miser l’organisation, faire en sorte que l’agriculture s’intègre mieux au sein des chaînes ali­men­taires et des chaînes de finance­ment. Il y a ici beau­coup de poten­tiel, car nous par­lons d’un monde mal organ­isé, frag­men­té et peu mod­élisé, où nom­bre de déci­sions sont pris­es d’une manière peu coopérative.

Comment améliorer la coopération : plus d’État, plus de marché ? 

Pour opti­miser l’organisation, des poli­tiques publiques sont néces­saires. La ques­tion de la sécu­rité ali­men­taire est depuis plusieurs décen­nies un prob­lème invis­i­ble dans l’espace pub­lic, mais ce n’est pas parce que le prob­lème a été résolu qu’il ne se reposera pas. Les ques­tions de sou­veraineté ali­men­taire se reposeront vite, car le change­ment cli­ma­tique va met­tre les sys­tèmes de pro­duc­tion à rude épreuve.

Pour autant, il ne s’agit cer­taine­ment pas de tout cen­tralis­er, à la façon du Gos­plan dont on con­naît les résul­tats désas­treux en matière agri­cole. L’enjeu est bien plutôt de par­venir à une meilleure coor­di­na­tion entre des acteurs dont les intérêts aujourd’hui ne sont pas alignés.

L’un des hori­zons est donc, d’i­ci trente ans, une plate­forme pour l’alimentation européenne, avec un partage d’un cer­tain nom­bre de don­nées entre tous les acteurs. La plate­forme livr­era les grands dis­trib­u­teurs et per­me­t­tra aus­si aux financiers de réalis­er des analy­ses de risques. La plate­formi­sa­tion per­met la math­é­ma­ti­sa­tion de l’agriculture. Elle est la clé d’une meilleure organ­i­sa­tion. L’enjeu est de ren­dre les dif­férentes chaînes (pro­duc­tion, dis­tri­b­u­tion, finance­ment) plus col­lab­o­ra­tives et de dis­pos­er de nou­veaux out­ils d’aide à la déci­sion. Pour cela, il importe de mod­élis­er ces chaînes de bout en bout, de l’exploitation agri­cole jusqu’à la dis­tri­b­u­tion et aux fonds d’investissement, et d’outiller les proces­sus de prise de déci­sion à toutes les mailles géo­graphiques. Il faut met­tre les maths au ser­vice de l’agriculture.

Est-ce un retour à l’esprit des coopératives agricoles qui ont marqué la modernisation de l’agriculture européenne après 1945 ?

Oui, au sens où le mod­èle coopératif en Europe a pal­lié la trop faible taille des exploita­tions en per­me­t­tant, par exem­ple, de mutu­alis­er les équipements : mod­erni­sa­tion et coopéra­tion sont allées de pair et on a alors franchi un palier. Ces coopéra­tives, dont cer­taines sont dev­enues très puis­santes, étaient organ­isées comme des cen­trales d’achat et de vente, avec quelques conseils.

Mais le côté vertueux de ce mod­èle a été grevé par deux phénomènes : le pre­mier est qu’il n’appartient qu’aux agricul­teurs. Le sec­ond est que l’agriculture européenne a été organ­isée en silos, et qu’elle a été organ­isée dans le cadre d’une poli­tique de pro­duc­tion agri­cole. Les poli­tiques publiques ont ain­si créé une sépa­ra­tion nette entre pro­duc­tion et ali­men­ta­tion, qui se lit encore aujourd’hui dans le Green Deal.

Il est temps de les réc­on­cili­er, et les mod­èles math­é­ma­tiques en sont capa­bles. La plate­formi­sa­tion et la mod­éli­sa­tion offrent un moyen de gér­er les déci­sions col­lec­tives et d’y intro­duire plus de rationalité.

Le secteur agroal­i­men­taire de son côté opti­mise sa logis­tique, ses procédés indus­triels et prévoit ses ventes de pro­duits ali­men­taires grâce à des mod­èles. Mais rien n’est coordonné.

Pourtant, on utilise aujourd’hui beaucoup de modèles dans les exploitations. 

Oui, mais ils sont eux aus­si mar­qués par une incroy­able frag­men­ta­tion. L’expertise agri­cole est stock­ée dans des mil­liers de petits out­ils, tableurs, mini-sim­u­la­teurs, petits cal­cu­la­teurs, dévelop­pés ad hoc par des agricul­teurs, des insti­tuts tech­niques, des asso­ci­a­tions, des indus­triels de l’agroalimentaire, des coopéra­tives ou des lab­o­ra­toires, sans aucune con­sol­i­da­tion. Ces out­ils sont en général « hors sys­tème d’information », c’est-à-dire qu’ils ne sont ali­men­tés par aucun flux de don­nées récur­rents. Ils sont aus­si peu ergonomiques, faute d’investissement, et pour la plu­part inutil­isés. Enfin et surtout, ce qui leur manque est une approche systémique.

Côté tech­nique, on mod­élise la géné­tique végé­tale et ani­male, ain­si que les pre­scrip­tions d’engrais et de pro­duits phy­tosan­i­taires. Sur le plan financier et compt­abil­ité agri­cole, on mod­élise les scores de risque, les indi­ca­teurs de per­for­mance et les busi­ness plans sur la base de mod­èles régle­men­taires. Mais l’agriculture ne dis­pose d’aucun mod­èle sys­témique à l’échelle de l’exploitation. Les out­ils d’aide à la déci­sion ne mod­élisent en général qu’une seule et unique facette du vivant : la lutte con­tre telle ou telle mal­adie, la réal­i­sa­tion de telle ou telle pra­tique, bref, un tout petit bout du sys­tème global.

Le secteur agroal­i­men­taire de son côté opti­mise sa logis­tique, ses procédés indus­triels et prévoit ses ventes de pro­duits ali­men­taires grâce à des mod­èles. Mais rien n’est coordonné.

Quant aux mod­èles util­isés par les poli­tiques publiques, ils sont obsolètes et ser­vent, je car­i­ca­ture à peine, à dis­tribuer des sub­ven­tions. Ce sont des mod­èles de flux et d’équilibres économiques tournés vers le passé et qui ignorent la dimen­sion agronomique. On est ain­si dépourvus d’outils pour pilot­er le Green Deal, ce qui explique que l’idéologie prenne le pas sur la réal­ité : le chiffre de 30% de pes­ti­cides en moins est ain­si un chiffre poli­tique, qui n’est pas nour­ri par des don­nées. En matière de don­nées et de mod­éli­sa­tion tout reste à faire.

La transition énergétique et environnementale offre-t-elle une opportunité pour passer à de nouveaux modèles ?

Elle ne nous laisse pas le choix. Les prob­lèmes de mau­vaise coor­di­na­tion, de frag­men­ta­tion et de sépa­ra­tion entre pro­duc­tion et ali­men­ta­tion expliquent en grande par­tie le malaise de l’agriculture européenne, un secteur mal financé par le secteur privé et soutenu par des fonds publics, qui s’interroge sur son avenir et a du mal à investir.

Pour­tant, les vrais prob­lèmes sont devant nous : la sécu­rité ali­men­taire, l’agroécologie, la décar­bon­a­tion, la restau­ra­tion des sols. Tout est à faire, dans un con­texte mar­qué par le change­ment cli­ma­tique, les ten­sions sur les matières pre­mières et de prob­a­bles tur­bu­lences sur les marchés mon­di­aux de pro­duits agri­coles et alimentaires.

L’agriculture qu’on avait sim­pli­fiée au prix du car­bone et des sub­ven­tions est soudain rede­v­enue ce qu’elle était : une activ­ité com­plexe, parce que le vivant est com­plexe. Et l’alimentation est un sujet très com­pliqué. Le secteur doit désor­mais faire face à des injonc­tions con­tra­dic­toires qui le pla­cent au seuil d’un boule­verse­ment majeur.

De la nou­velle donne géopoli­tique à la hausse du prix de l’énergie et donc des intrants, tous les élé­ments sont réu­nis pour une crise, avec des effets domi­no. Même un élé­ment mineur comme l’étiquetage envi­ron­nemen­tal con­tribue à désta­bilis­er le système.

Cette grande per­tur­ba­tion ouvre un champ pour la créa­tion de nou­veaux mod­èles, et la tech­nolo­gie est là : sans atten­dre la plate­formi­sa­tion, nous sommes aujourd’hui capa­bles de créer et faire tourn­er des mod­èles suff­isam­ment sophis­tiqués et rich­es en don­nées pour per­me­t­tre une math­é­ma­ti­sa­tion de la pro­duc­tion, mais aus­si du com­porte­ment des con­som­ma­teurs, et du finance­ment – ce dernier enjeu étant cap­i­tal pour accélér­er la transformation.

S’il faut mod­élis­er, c’est parce que nous sommes col­lec­tive­ment aveu­gles, et que nous regar­dons vers le passé alors que les défis sont devant. Les acteurs ont con­science de ce qui les attend. Il s’ag­it main­tenant pour eux est désor­mais de s’organiser pour ne pas pren­dre la vague de plein fouet.

Propos recueillis par Richard Robert