La Ferme Virtuelle, vers de nouveaux outils pour le conseil

n°16 - octobre/décembre 2002
trimestriel
Mobiliser les savoirs de l’éleveur et du technicien par le jeu
La Ferme Virtuelle, vers de nouveaux outils pour le conseil
Face à de nouveaux enjeux sociétaux, maximaliser la production n'est plus désormais le seul objectif de l'exploitant agricole. Celui-ci doit prendre en compte de nouvelles contraintes qui nécessitent souvent une reformulation
de ses projets et la confrontation avec d'autres partenaires. Les nouvelles technologies de l'information et de la
communication peuvent être mobilisées pour accompagner ces changements. Le prototype de ferme virtuelle,
présenté ici, est un des outils susceptibles d'apporter aux éleveurs un appui dans la conception de l'évolution de
leurs systèmes de production et de les discuter avec d'autres acteurs.
Rémi Bouche
L
es éleveurs de petits ruminants laitiers, notamment dans des régions
méditerranéennes comme la Corse,
mettent en oeuvre des pratiques pastorales spécifiques ne recherchant pas la
seule performance zootechnique. En
outre, une part importante de leur revenu est liée à la transformation fermière
aujourd'hui compromise par la réglementation européenne qui les obligent à
la rénovation, voire à la reconstruction
de leurs fromageries.
Les éleveurs ont abandonné une attitude passive appliquant "la bonne recette"
au profit d'une interactivité plus importante dans la conception de leur projet
avec les techniciens.
Notre approche consiste à favoriser
cette co-construction éleveur-technicien
en la situant dans un environnement
ludique. Cette entrée "par le jeu" s'avère
intéressante pour la formalisation et l'ex-
plicitation des savoirs. Elle maintient une
certaine distance pédagogique avec la
réalité nécessaire pour "expliquer plus
que prédire" et limite l'effet prescripteur
du résultat d'une simulation qui dédouanerait l'utilisateur d'un raisonnement
propre.
L’élevage et la fromagerie à l’écran
Les concepts de Vie Artificielle, Système
Multi-Agent et Réalité Virtuelle [glossaire]
ont été mobilisés pour construire le prototype d'une exploitation agricole virtuelle
idéalisée et/ou normalisée. Il s'agit d'une
plate-forme WEB intégrant dans un environnement familier, reconstruit autour de
photos panoramiques en 360° [figure 1],
des modules spécifiques de simulation et
d'aide à la décision. Ces modules vont
permettre de donner une information, de
choisir un matériel, de simuler des phé-
nomènes productifs (troupeau virtuel) ou
de modéliser le fonctionnement de l'atelier de fromagerie. L'éleveur et le technicien se déplacent dans cet univers en 3
dimensions. Par simple clic de souris sur
un objet rencontré, l'utilisateur peut activer un lien vers une autre source d'information. En passant, par exemple, devant
un tank à lait, il lui est possible d'activer
une page HTML indiquant les "bonnes
pratiques" de conservation du lait. Par ce
biais, au cours de la visite, il pourra activer les modules:
- d'aide à la décision (ex : raisonnement
multicritère pour l'acquisition d'un nouvel équipement en fonction de critères
techniques et économiques et ses propres pondérations),
- de simulation du fonctionnement de
troupeau,
- de conception de l'aménagement des
fromageries.
Lors des déplacements de scènes en
scènes, toutes les actions (zoom, clics
etc.) et les positions du visiteur sont capturées et enregistrées dans un fichier de
traces. Cette caractéristique permet :
- d'une part le pilotage de la visite, par
exemple, en permettant ou interdisant
via l'emploi de règles de production ("si
action 1 effectuée et action 2 effectuée
alors permettre l'action 3") le déroulement du jeu et l'apparition d'une nouvelle scène.
- d'autre part en éditant sous forme graphique en fin de jeu le profil de la visite
(déroulement des modules temps passé etc.).
Un troupeau virtuel
Dans ce jeu, chaque animal, agent informatique indépendant [figure2a], est animé individuellement selon les grands
principes de la vie pour répondre à des
finalités de régulation, de production et
de reproduction. Chaque animal effectue une vie de la naissance à la mort en
passant par une période juvénile de
croissance. Sexué, il pourra effectuer à
la puberté une reproduction. Il hérite à
sa naissance d'un potentiel issu des
parents qui permettra de déterminer ses
caractéristiques (format, longévité, productivité, etc.), des pénalités cumulées
aléatoirement au cours des campagnes
successives grèveront sa carrière à l'instar de maladies. Initialement, le paramétrage est effectué par une distribution
aléatoire autour de données "générales"
(manuels de zootechnie). Chaque animal, accessible par la souris, est représenté par une icône qui se déplace à l'écran selon l'allotement ou les accouplements.
Le sexe, de même que les états physiologiques (gestation, lactation ou croissance) sont matérialisés par des cou-
2a - Représentation 2D
Figure 1 : Un environnement familier et des modules de simulation
leurs différentes.
A tout instant le joueur peut connaître et
agir sur :
- les animaux (effectif, âge, poids, réformes, etc.) ;
- les événements zootechniques (lutte,
allotement, etc.) ;
- les données de l'environnement (climat, ressources, etc.).
Le simulateur peut fonctionner avec une
unité temporelle horaire, mais dans la
pratique une incrémentation journalière
est suffisante pour le niveau de précision souhaité. Les bilans zootechniques
sont effectués sur une campagne laitière d'une durée d'un an débutant en août
(tarissement) et qui encadre le cycle de
production laitière (mise bas d'automne,
allaitement d'un mois suivi d'une période
de traite prolongée jusqu'en juillet). Les
performances sont agrégées et retranscrites, au fil de l'eau (ex : courbe des
besoins journaliers) et dans des
tableaux ou des graphiques de synthèse
(ex : histogramme de Mise Bas par
décade).
Le principe est d'animer ce monde au
départ par un comportement grossier
(peu vraisemblable) et d'inciter le joueur
à ramener par ses actions (allotement,
2b - Représentation 3D
Figure 2 : chaque animal évolue vers une destination productive choisie
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mise en lutte, distribution alimentaire,
etc.) le système vers un état (bilan
annuel) plus conforme à sa réalité.
Toutes les actions du simulateur comme
celles de l'utilisateur sont enregistrées
systématiquement et chronologiquement. Un dépouillement de ces enregistrements est effectué en fin de partie
avec l'éleveur et le technicien. Les
écarts avec les règles programmées
dans le simulateur sont alors discutés
sur la base d'un calendrier qui permet de
renseigner les réactions du joueur face
au comportement du simulateur : "j'ai
réformé ce lot pour cette raison".
Ils contribuent à produire de nouveaux
paramétrages et à la formalisation des
pratiques traditionnelles.
Une "marche en avant" simulée
Le jeu intègre un deuxième module permettant de modéliser l'atelier de fromagerie. Ce module s'appuie sur le concept de "marche en avant" dans le
temps et/ou dans l'espace, base des
précautions requises en matière de
technologie agro-alimentaire. Il associe
4 éléments :
- Un atelier de fabrication fromagère
reconstruit avec ses meubles et ses
ustensiles en 3 dimensions (langage
VRML) à partir des plans proposés par
la littérature technique. Le visiteur va
pouvoir évoluer à l'aide de la souris et
y simuler un processus de fabrication.
Ses déplacements sont matérialisés
par un avatar de forme humaine qui
permet de conserver des proportions
et des distances réalistes. Ce mannequin est aussi utilisé pour indiquer à
l'utilisateur par un geste ou une parole
les éléments difficiles à représenter de
façon graphique (la température d'une
pièce d'emprésurage, par exemple). Il
permet sur demande la simulation
d'actes techniques.
- Une interface utilisateur (développée
en langage Java) regroupe les commandes d'action sur le monde 3D
(changement de lumière, zoom, etc.)
et fournit un plan précis de la fromagerie en deux dimensions sur lequel sont
tracés les déplacements du personnage virtuel.
- Une base de données (de format
Access de Microsoft, accessible
depuis java par l'intermédiaire de
requête SQL) stocke à la fois les points
à maîtriser et les règles relatives à la
fromagerie (plan) et aux bonnes pratiques. Les éléments recueillis au
cours de la visite (coordonnées et
temps de déplacement, etc.) sont eux
aussi mémorisés.
- Un module de gestion des connaissances (architecturé autour d'un moteur
de système expert) à base de règles
telles que "si…, alors…".
L'organisation du travail et le déroulement du processus pour obtenir un produit conforme aux normes s'opèrent
directement par le déplacement de l'utilisateur dans la scène. Tous les déplacement (temps, coordonnées physiques)
sont stockés en temps réel dans une
base de données et confrontés à des
règles de contrôle, par exemple, pour
signaler un retour arrière interdit ou pour
signifier la séparation d'une zone humide et d'une zone sèche.
L'éleveur et la souris
Grâce à la photo, l'utilisateur, dans un
univers d'images réalistes, ne semble
pas gêné par les contraintes du logiciel
et cherche "systématiquement" toutes
les fonctionnalités permises. Comme
dans un site WEB classique (liens
HTML), la profondeur de l'arborescence
est susceptible de lui faire perdre, au
cours de la consultation, l'objectif initial.
Ainsi l'information brute (fiche) est limitée à deux étages et la mise en oeuvre
d'un processus séquentiel d'une aide à
la décision (multicritère) ne dépasse pas
six niveaux. En revanche le passage
d'une photo à l'autre, un retour en arrière possible et un circuit en boucle permettent de rassurer l'utilisateur.
Dans la mise en oeuvre de ce jeu, la
simulation du troupeau les déplacements des brebis est mal traduite dans
un espace en 2D. Les coordonnées de
l'écran ne sont pas celles de la ferme.
Nous tentons actuellement de surmonter ce handicap par le développement
d'une interface en 3D [figure 2b].
Néanmoins, une question demeure liée
à l'accélération des cycles par la simulation qui transforme les jours ou les
semaines en secondes.
En revanche, la fromagerie virtuelle et
ses espaces complètement recomposés,
projettent l'utilisateur dans un environnement totalement différent des deux précédents. Il s'approprie cet espace avec
une étonnante facilité. Cette proximité
décalée du réel l'affranchit des contraintes du monde physique. Pour preuve la
phrase d'un éleveur recueillie lors d'une
séance: "C'est parfait, mais il faudrait
ajouter, la traçabilité des lots de fromage
pour les suivre jusqu'à la vente à l'étalage du magasin". Elle le dote d'une capacité de changement instantanée de
registres -comme dans l'imaginairedans l'espace et le temps (de la mamelle au point de vente), ce qui peut rendre
complexe la tâche du modélisateur.
Traditionnellement les outils destinés au
conseil sont construits autour de trois
logiques souvent trop distinctes :
- le diagnostic sur les réalisations passées, permet de déterminer les marges de progrès possibles (résultats de
contrôle laitier, bilan de gestion),
- la confrontation à des situations voisines (référentiels, analyse de groupe
cas-type).
- enfin, la simulation, plus rare car de
mise en oeuvre plus délicate, tente une
projection dans le futur par la construction de scénarios probables.
L'utilisation de la Ferme Virtuelle fait
cohabiter au sein d'une même séquence
des phases de résolutions (simulation
ou expertise par la machine) avec des
phases de formalisation, productrices
elles-mêmes de règles utilisables pour
la décision [figure 3].
Dans ce type d'approche, la visualisation immédiate, pourra toujours être
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complétée par une analyse ultérieure
des actions effectuées au cours de la
consultation. La possibilité d'enregistrer
toutes les actions produites aussi bien
par le simulateur que par l'homme est un
des atouts majeurs de l'outil. Cette trace
permet une analyse a posteriori du comportement de l'acteur face au jeu, élément essentiel d'apprentissage d'un
acteur mis en situation vraisemblable ou
absurde.
Les utilisateurs et l'outil
Au-delà de la difficulté technique de programmer et d'imager une probable réalité, ce type d'approche nous permet une
première analyse de postures différenciées selon le type d'utilisateur.
Pour des techniciens, ce type d'outils,
doté d'une certaine capacité d'expertise,
est apprécié des généralistes pour
mobiliser des informations externes à
leur domaine mais reste souvent perçu
comme insuffisamment efficient (voire
concurrent) par les experts. Si de façon
générale ce nouveau média demeure,
pour une majorité d'entre eux, une utopie de chercheurs trop "en avance" pour
des éleveurs réfractaires aux technologies nouvelles, la possibilité d'enregistrer de tracer les actions leur apparaît
comme un avantage certain.
A contrario les éleveurs ont montré un
réel intérêt pour l'outil. Même si un certain nombre d'entre eux n'imaginent
même pas devoir se projeter un avenir
différent, tous ont au moins un regard
amusé et attentif à la reproduction fidèle
de leur environnement. Certains éleveurs se montrent soucieux de finaliser
leur projet technique, d'autres sont intéressés par l'avantage que pourrait leur
procurer ce type d'instrumentation dans
Figure 3 : Plusieurs phases dans une même séquence
un cadre de négociation syndicale et
pour la formation des jeunes.
Paradoxalement, au cours de l'expérimentation, l'appropriation presque trop
rapide du logiciel par les utilisateurs est
apparue comme une difficulté. Malgré
les multiples précautions prises pour
amener les éleveurs à considérer ce
dispositif comme un véritable outil, la
prise en main fut souvent d'une étonnante facilité, privilégiant parfois des
aspects complètement ludiques au détriment de la véritable finalité de l'exercice.
__________
Malgré les différences de comportements, ce parcours dans le virtuel participe au renouvellement des rapports de
conseil entre éleveurs et techniciens où
l'on passe de la prescription seule à des
raisonnements qui mobilisent le savoir
des deux acteurs.
Une confrontation dynamique entre
vécu d'un éleveur et message technique
permet de différencier et d'expliciter les
règles volontaires et négociables induites par le progrès technique (ex technologie fromagère) et les usages locaux,
de celles imposées par la législation.
En effet, les normes établies au sein de
l'Union Européenne sont nécessairement la résultante de compromis complexes entre éléments sanitaires, tech-
Glossaire
Vie Artificielle : étude des systèmes construits de mains d'homme qui exhibent des comportements caractéristiques des systèmes naturels vivants. (Langton C.G. ;1986)
Système multi-Agent : système composé d'un environnement, d'un ensemble d'objets passifs et
actifs (agents), de relations qui les unissent et d'opérations permettant aux agents de percevoir,
produire, consommer, transformer et manipuler les objets, ainsi que des opérateurs chargés de
représenter l'application de ces opérations et la réaction du monde à cette tentative de modification. (J. Ferber, 1995)
Réalité Virtuelle : ici, interface homme machine 3D interactive qui permet à l'utilisateur de se diriger et d'explorer des scènes tridimensionnelles ainsi que les objets qu'elles contiennent de n'importe quel point de vue.
nologiques et économiques émanant
des différents pays producteurs et/ou
consommateurs. Leur application locale
est par ailleurs souvent l'interaction
d'enjeux délicats entre les contraintes
réelles ou imaginées des producteurs et
de leurs représentants, et une surenchère technique.
Les producteurs fermiers craignent que
cette surenchère s'oppose à certaines
pratiques traditionnelles. Par exemple,
la fabrication de l'AOC locale "Brocciu"
(recuite de sérum associé à du lait)
nécessite-t'elle vraiment, comme le stipulent certains règlements, la création
d'une nouvelle salle de fabrication spécifique et isolée?
L'appropriation collective (éleveurs,
technologues, administrations) de certaines pratiques traditionnelles, codifiées dans un règlement technique, sous
réserve qu'elles ne nuisent pas à la
santé, va au-delà de la simple réduction
des coûts des équipements individuels.
Elle peut contribuer à définir et protéger
la typicité de produits fermiers.
L'objectif à terme de ce type de prototype est bien de dépasser une aide à la
décision individuelle pour servir de support dans l'élaboration négociée de
cahiers des charges portés par un collectif (syndicat d'éleveurs, techniciens,
services vétérinaires) devant servir de
référence régionale (Guide des Bonnes
Pratiques).
Pour en savoir plus
Bouche R., 2000. Java entre bergers et brebis corses : nouveaux outils pour le conseil et la formalisation de règles en élevage extensif. Séminaire Modélisation du fonctionnement des troupeaux. Theix, 31/08/-01/09/2000. Faye B., Ingrand S. (éds).
Editions CIRAD-EMVT. pp.63-72.
Bouche R., 2001. Ferme Virtuelle. Nouvelle technologie pour le Conseil. Congrès Environnement et identités en Méditerranée. Corte, 13-16/06/2000. Paoli P. (éd.). Nouvelles technologies Tome 4. Université de Corse. pp 125-130.
L’auteur
Rémi Bouche est ingénieur d’études au sein du Laboratoire de Recherche sur le Développement et l'Elevage de Corte [LRDE],
Centre INRA de Corse
Edité par le Département Systèmes Agraires et Développement
INRA - UPIC/SAD - BP01 - 78850 Thiverval Grignon
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Rédaction : Martine Mignote, Camille Raichon
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