La Ferme Virtuelle, vers de nouveaux outils pour le conseil
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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 n°16 - octobre/décembre 2002 - p. 2 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 n°16 - octobre/décembre 2002 - p. 3 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 tél : 03.80.77.25.92 - fax : 03.80.77.25.74 - e.mail : [email protected] Directeur de la publication : Jean-Marc Meynard Rédaction : Martine Mignote, Camille Raichon Impression ICO - 17/19 rue des Corroyeurs, 21000 Dijon Commission paritaire n° 0304B05278 - Dépôt légal 2ème trim. 2003 n°16 - octobre/décembre 2002