TwinFarms met les jumeaux numériques au service de l’agroécologie

Les jumeaux numériques pourraient favoriser la transition agroécologique, en prenant en compte tous les enjeux du changement climatique. Démontrer le rôle majeur qu’ils pourraient endosser, c’est justement l’ambition du projet TwinFarms, lauréat d’un appel à projets du programme national de recherche Agroécologie et Numérique co-piloté par INRAE et Inria et soutenu par France 2030. Ce projet de recherche fondamentale exploratoire, coanimé par la chaire de mécénat de la Fondation AgroParistech, l’Alliance H@rvest et l’Acta, démarré au 1er février 2025 et financé à hauteur de 3 millions d’euros, prévoit de déployer, en 48 mois, une suite de 9 démonstrateurs de jumeaux numériques agricoles; chacun correspondant à un cas d’usage spécifique, avec des problématiques et des échelles spatiales différentes pour illustrer la réalité agricole. «L’agriculture française se caractérise par une grande diversité de systèmes de production, de sols, de climats, de filières et de contraintes économiques. Cette hétérogénéité rend indispensable le développement d’outils qui puissent s’adapter à des contextes très variés, au plus près des réalités du terrain. Les jumeaux numériques peuvent apporter cette vision globale qui est, aujourd’hui, encore insuffisamment disponible au secteur. Cette technologie est déjà utilisée depuis plusieurs décennies dans l’industrie mais prend plus de temps à investir l’agriculture. C’est sans doute lié au fait qu’avec le vivant, tout est plus complexe: il y a davantage de paramètres, d’incertitudes, et des interactions permanentes entre le sol, le climat, les cultures ou les animaux», commente Sarah Bossez, Chargée de missions ingénierie des systèmes agroécologiques au sein d’Acta et de l’animation des 5 instituts techniques agricoles impliqués. Certains démonstrateurs porteront sur l’exploitation agricole dans son ensemble, d’autres sur un atelier de production ou sur une thématique ciblée, comme l’optimisation de l’irrigation par exemple. « Nous voulons notamment prouver que les jumeaux numériques peuvent devenir de véritables outils d’aide à la décision, à la fois tactiques et stratégiques, pour les agriculteurs. Ils pourront ainsi tester virtuellement différentes pratiques avant de les mettre en œuvre », précise Mehdi Siné, directeur général de l’Acta. TwinFarms doit également aboutir à la conception d’interfaces pensées pour les agriculteurs. «Elles devront être accessibles, ergonomiques et directement mobilisables sur le terrain», ajoute Sarah Bossez.

Les cas d’usages ont été définis par le consortium de partenaires*. Ils couvrent plusieurs filières majeures, parmi lesquelles la viticulture, l’élevage de ruminants, la production porcine, la volaille et les grandes cultures. Le champ de chaque démonstrateur est actuellement en cours de cadrage. Il s’agit de préciser les objectifs, les données mobilisables, les modèles à développer, mais aussi les usages concrets attendus par les agriculteurs et les filières. «Le démonstrateur consacré à la conception de fermes types vise à apporter une représentation plus fine des fermes types en France, ce qui facilitera l’accompagnement réalisé par les conseillers. Il ambitionne également d’offrir aux conseillers et agriculteurs la possibilité d’adapter leur système au plus près des caractéristiques de leur propre exploitation, ce afin de pouvoir évaluer la multi performance des fermes et mesurer l’intérêt de la mise en place de leviers agroécologiques», illustre Sarah Bossez. Les démonstrateurs combineront des modèles physiques, biologiques, mathématiques, économiques et de machine learning. Depuis le lancement du projet, les équipes mobilisées travaillent principalement à la collecte, au traitement et à la valorisation des données. «C’est une étape très chronophage, d’autant que, selon les cas d’usages, les données peuvent être particulièrement hétérogènes, incomplètes voire difficiles d’accès. C’est le cas du démonstrateur dédié à la conception de fermes types qui repose sur des sources de données multiples et dispersées. Pour d’autres applications, comme le suivi de l’ambiance des bâtiments d’élevage, les données sont déjà davantage structurées, ce qui permettra d’engager plus rapidement les travaux de modélisation».

À terme, à travers ces dispositifs pilotes adaptables et transférables d’une exploitation à une autre, les agriculteurs pourront comparer divers scenarii avant de faire évoluer une conduite d’irrigation, un itinéraire technique, une stratégie de fertilisation, l’alimentation d’un troupeau ou encore l’organisation d’un atelier. Ainsi, le démonstrateur consacré à l’élevage de volailles aidera les agriculteurs à piloter plus précisément l’ambiance des bâtiments, à anticiper d’éventuels déséquilibres et à améliorer les conditions de bien-être des animaux. Plus largement, les utilisateurs pourront optimiser la gestion des ressources (eau, énergie, engrais), détecter plus précocement des maladies ou des épidémies, préserver la fertilité des sols mais aussi évaluer les diminutions de l’empreinte carbone enregistrées, témoignant d’évolutions positives… et durables.