Projets Applicatifs

Agro-environnement
Maintenance et Fiabilité

Agro-environnement


Le nouveau contexte de la production agricole est caractérisé par un besoin d'évolution rapide et la nécessité d'élargir les objectifs à la prise en compte du respect de l'environnement et de la qualité. Les dispositifs expérimentaux lourds et coûteux mis en place par les instituts de recherche pour étudier l'effet des différents facteurs sur la production s'appliquent alors difficilement, et l'expérimentation virtuelle permise par la simulation de modèles biotechniques apparaît comme une alternative intéressante à l'expérimentation réelle.

Dans cette optique, l'approche qui est suivie au sein de notre équipe est caractérisée par trois points essentiels :
(i) la modélisation des processus décisionnels considérés ;
(ii) la simulation de l'interaction système décisionnel / système biophysique ;
(iii) la recherche de stratégies satisfaisant les objectifs de production.
Cette approche particulière de la simulation en production agricole, où les modèles biophysiques ne constituent plus qu'une partie d'un modèle plus général, nécessite encore d'être largement présentée et expliquée, afin de bien faire reconnaître l'importance du concept de stratégie comme modèle d'action en agronomie.

Mes travaux personnels sur ce thème sont essentiellement menés en collaboration avec des agronomes. A travers ces projets, l'objectif que je poursuis est la définition d'outils informatiques permettant d'aider les agronomes à concevoir des modes de conduite efficaces pour différents systèmes de production, comme les grandes cultures ou le pâturage. Pour cela, la méthodologie que je cherche à mettre en oeuvre consiste à appliquer les techniques d'optimisation de stratégie proposées en apprentissage par renforcement, et basées sur la simulation de l'interaction système décisionnel / système biophysique.

Pour certains de ces projets, une implémentation des modèles biophysiques et décisionnels préexistait, et j'ai pu directement intervenir sur le développement d'outils d'optimisation de stratégies. Pour d'autres, un effort important mais indispensable de modélisation a été nécessaire avant de pouvoir aborder l'aspect génération de stratégie.
 

Système d'Acquisition des Connaissances pour l'Aide à la Décision sur la qualité de l'Eau (SACADEAU)

Ce projet, animé depuis 2002 par Marie-Odile Cordier de l'IRISA Rennes, porte sur le développement d'un modèle de simulation des transferts de pesticides et leur spatialisation sur le bassin versant, sous l'effet des décisions techniques de désherbage des agriculteurs, et sur l'utilisation de techniques d'apprentissage permettant de faire émerger à partir des données de simulation des relations structurelles caractérisant le processus spatio-temporel de transfert et ses conséquences en terme de pollution. Voir la page web du projet.
 

Anticipation et pilotage de l'irrigation

Ce projet porte sur l'étude des aspects risque et anticipation dans la conduite de culture avec irrigation. Voir la page web du projet.
 

Apprentissage de stratégies pour l'irrigation du maïs (MODÉRATO)

L'objectif de ce projet de l'unité d'agronomie de Toulouse est de proposer des ensembles de règles de décision pour l'irrigation du maïs dans le sud-ouest de la France, sous l'hypothèse d'une ressource en eau limitée. A partir de 1996, un simulateur de stratégies d'irrigation a été développé, et le besoin s'est fait sentir en 1999 d'y coupler un module d'optimisation de règles de décision. Je travaille à concevoir et coder de tels algorithmes d'apprentissage par renforcement ou d'optimisation stochastique. Ces travaux sont menés avec Jacques-Eric Bergez de l'Agronomie Toulouse.
 

Stratégies de conduite du pâturage tournant (SÉPATOU)

Ce projet a débuté en 1995, à l'initiative de M. Duru (Agronomie Toulouse). En collaboration avec R. Martin-Clouaire, M.-J. Cros et M. Duru, il a pour objectif la construction d'un outil de simulation pour l'aide à la conception de stratégies de conduite d'un troupeau en pâturage tournant au printemps, où il s'agit d'alimenter de manière satisfaisante le troupeau de façon à assurer la production laitière potentielle. Après avoir participé à la construction du modèle biophysique, nous nous sommes particulièrement intéressés ces dernières années à la représentation et à la simulation du processus décisionnel.

La représentation à laquelle nous avons abouti met en évidence les notions de systèmes décisionnels, systèmes d'information, systèmes opérants qui sont directement reliées aux composants définissant les stratégies des acteurs, ici les éleveurs.

Depuis début 2000, nous travaillons à concevoir des outils informatiques d'optimisation de stratégies de conduite basés sur l'utilisation du simulateur SÉPATOU.
 

Apprentissage de stratégies pour la conduite de cultures (XITEK)

Ce projet, démarré en 1995, est issu de réflexions sur la suite à donner au système d'aide à la conception d'itinéraires techniques DÉCIBLÉ développé par l'équipe GÉNÉPI de l'unité ESR Grignon. DÉCIBLÉ autorise l'expérimentation virtuelle de nouvelles stratégies de conduite du blé, exprimées sous forme de règles de décision. Son utilisation par des concepteurs d'itinéraires techniques, conseillers agricoles ou agronomes, a montré qu'il etait difficile d'expliciter des stratégies s'écartant des solutions classiquement pratiquées. Aussi, en complémentarité de ces systèmes d'aide à la décision basés sur la simulation de stratégies imaginées ex ante, des approches combinant la génération automatique de règles de décision et leur analyse par les experts du domaine nous ont semblé intéressantes à investir. Dans ce cadre, l'objet du projet XITEK est la définition d'un outil permettant de
générer automatiquement des stratégies sur la base de l'utilisation de DÉCIBLÉ couplé à un simulateur climatique, selon une approche de type apprentissage par renforcement.

Le logiciel XITEK a été développé autour du simulateur DÉCIBLÉ pour la conduite du blé d'hiver. La participation du CETIOM au projet s'est traduite par le cofinancement de la thèse de Seydina Ndiaye, et l'accueil au sein du laboratoire BIA Toulouse d'un ingénieur d'étude en CDD afin d'écrire les spécifications devant être vérifiées par des modèles biophysiques et décisionnels décrivant la culture du colza.
 
 

Maintenance et Fiabilité


Depuis 1998, une collaboration régulière est entretenue entre l'unité BIA de Toulouse et le laboratoire de sûreté de fonctionnement du CNES Toulouse, sur le thème de la modélisation et de l'optimisation de stratégie de maintenance.

L'application principale concerne l'optimisation de la maintenance d'une constellation de satellites, modélisée comme un processus décisionnel de Markov de très grande taille. Deux familles de méthodes de résolution sont considérées : l'optimisation stochastique et l'apprentissage par renforcement.  Ce travail est en partie mené dans le cadre de la thèse de Laurent Péret, débutée en septembre 2000.
 
 
 


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Last modified: Aug 19 2004