Le fabricant d’équipements agricoles John Deere a annoncé son dernier kit d’agriculture autonome : un ensemble de matériel et de logiciels qui combine l’apprentissage automatique avec les fonctions de guidage automatique par GPS de la société pour créer un « tracteur entièrement autonome ».
La technologie permettant l’agriculture autonome s’est développée rapidement ces dernières années, mais John Deere affirme qu’il s’agit d’une avancée significative. Avec cette technologie, les agriculteurs ne pourront pas seulement retirer leurs mains du volant de leur tracteur ou quitter la cabine, ils pourront carrément quitter les champs, laissant l’équipement faire le travail sans eux tout en surveillant les choses à distance à l’aide de leur smartphone.
« Il ne s’agit pas d’une démo. Il ne s’agit pas d’une machine conceptuelle. C’est quelque chose que nous avons sur le terrain avec les agriculteurs depuis des années et que nous allons mettre en production à l’automne », a déclaré Deanna Kovar, vice-présidente des systèmes de production et d’agriculture de précision chez John Deere.
Cela peut sembler une avancée inattendue, mais le monde agricole a sans doute fait des progrès plus constants en matière de conduite autonome que les constructeurs automobiles ou les start-ups technologiques, principalement en raison de la simplicité de la tâche à accomplir. Bien que le labourage ou l’ensemencement d’un champ soit certainement un travail difficile et exigeant et que les agriculteurs naviguent sur les contours de leurs terres tout en utilisant des équipements compliqués, la conduite est relativement simple : les opérateurs suivent des lignes fixes sans avoir à se soucier des piétons ou des autres usagers de la route.
C’est pourquoi des entreprises comme John Deere ont pu automatiser de nombreux aspects de la conduite agricole au cours des dernières décennies. Elles proposent principalement des systèmes de guidage automatique qui utilisent le GPS pour localiser et guider les tracteurs. Les agriculteurs commencent par cartographier les limites de leurs champs, souvent à l’aide de balises ou en conduisant autour du périmètre, et le logiciel trace ensuite un itinéraire. Le conducteur, assis dans la cabine de son tracteur, peut alors superviser cette trajectoire et la corriger si nécessaire.
« Nous ne passons pas d’une technologie inexistante à une machine autonome », précise M. Kovar. « La solution AutoTrac de John Deere a retiré la tâche de direction dans les champs des mains des opérateurs depuis près de 20 ans maintenant. » L’annonce d’aujourd’hui, dit-elle, s’appuie sur ces solutions.
La grande différence avec cette nouvelle technologie est que les conducteurs pourront désormais paramétrer et oublier certains aspects de leurs tracteurs à conduite autonome. Le kit d’autonomie de la société comprend six paires de caméras stéréo qui capturent une vue à 360 degrés autour du tracteur. Ces données sont ensuite analysées par des algorithmes de vision artificielle, qui repèrent les obstacles inattendus.
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Tout ce que les agriculteurs ont à faire, c’est de transporter leur tracteur jusqu’au champ, de le régler, de sortir de la cabine et d’utiliser leur téléphone portable pour « swiper to farm », explique M. Kovar. « Et toutes les huit heures, ils reviennent pour lui donner du carburant et le déplacer de champ en champ ».
Bien que John Deere présente ce système comme autonome, il convient de noter qu’il y a des humains dans la boucle, et pas seulement des agriculteurs. Lorsque les algorithmes de l’entreprise repèrent quelque chose d’inattendu, les images des caméras seront envoyées à des « téléopérateurs » essentiellement un centre d’appels composé d’entrepreneurs tiers qui vérifieront manuellement si l’obstacle est un faux positif ou si le problème s’est résolu de lui-même. S’il s’agit d’un problème réel, ils en informeront l’agriculteur par le biais d’une alerte sur leur application mobile. L’agriculteur peut alors visualiser les images lui-même et décider s’il veut tracer un nouveau parcours ou vérifier la situation en personne.
« Nous avons formé l’algorithme pour qu’il sache que ce sont des oiseaux qui volent, il n’est pas nécessaire de s’arrêter pour les oiseaux. Mais si vous avez, disons, un chien dans le champ, alors nous nous arrêterons », explique M. Kovar. « Nous ne voulons pas toujours alerter l’agriculteur parce qu’il peut être deux heures du matin. Une partie de la valeur de l’autonomie est de permettre aux agriculteurs de se concentrer sur d’autres tâches. »
Ce système ne sera cependant pas en mesure de gérer tous les aspects du travail du tracteur. Pour l’instant, John Deere se concentre sur le travail du sol, c’est-à-dire la préparation du sol pour la culture, soit en retournant la terre, soit en enlevant les résidus de récolte, soit en labourant ces matières pour les remettre dans le champ afin de restituer les nutriments au sol. Il s’agit d’une tâche « prioritaire concurrente » qui est généralement effectuée au moment de la récolte, explique M. Kofar, ce qui signifie que les agriculteurs peuvent la mettre de côté au profit de tâches plus urgentes. Cela en fait une cible parfaite pour l’automatisation.
Bien sûr, c’est à l’usage que l’on peut juger de la qualité d’un produit et, malgré des années de tests, il y aura sans doute des problèmes de démarrage lorsqu’il s’agira d’utiliser cette technologie dans les exploitations agricoles. La conduite d’un tracteur ne consiste pas seulement à contourner des obstacles, et les agriculteurs doivent également vérifier que leur équipement fonctionne et l’adapter aux changements environnementaux. Selon M. Kovar, le logiciel de l’entreprise peut contrôler certaines de ces variables, comme vérifier que les dents des outils de travail du sol sont toujours opérationnelles, mais il y a forcément d’autres problèmes.
L’entreprise vendra son nouvel ensemble d’autonomie en tant qu’équipement à installer sur un certain nombre de ses tracteurs les plus récents. Mais elle n’a pas communiqué les prix, qu’il s’agisse des coûts initiaux ou des abonnements annuels (qu’elle facture pour ses produits d’autoguidage). L’équipement sous-jacent, cependant, est déjà extrêmement coûteux. Un tracteur John Deere 8R et une charrue à chisel utilisés pour le travail du sol coûteront des centaines de milliers de dollars aux agriculteurs. Il y a aussi la question litigieuse du droit à la réparation. Deere a été fortement critiqué pour avoir empêché les agriculteurs d’utiliser leurs propres machines, et l’ajout d’un plus grand nombre de calculs ne fera qu’accélérer cette tendance.
Mais, comme le dit M. Kovar, il ne s’agit là que d’une nouvelle étape dans le cheminement de John Deere vers une automatisation toujours plus poussée de l’agriculture. « Il s’agit d’une énorme fusion de toutes les technologies que l’agriculture exploite depuis quelques décennies maintenant », dit-elle. « Il y a des tonnes de possibilités pour que l’autonomie s’étende tout au long du cycle de production, et chez John Deere, nous nous engageons dans cette voie. »
La critique récurrente à l’égard des tracteurs John Deere
L’une des critiques récurrentes à l’égard des tracteurs John Deere est leur prix, et le nouveau système autonome ne sera pas bon marché. Un tracteur 8R ordinaire et la charrue à chisel 2430 coûteront plus de 500 000 dollars à un agriculteur.
Dans un premier temps, John Deere louera des tracteurs avec l’équipement autonome déjà ajouté, mais le prix de l’ajout de l’équipement autonome n’avait pas encore été déterminé lorsque CNET a rencontré l’entreprise. Hindman a déclaré qu’il serait « significatif » jusqu’à 10% du coût total de l’équipement, ou jusqu’à 50 000 $. Cela pourrait déranger certains agriculteurs, dont beaucoup sont déjà irrités par le refus de John Deere de les laisser réparer leurs propres tracteurs coûteux.
La technologie à l’intérieur
La plupart des voitures autonomes testées utilisent un capteur de profondeur appelé lidar, tandis que Tesla emploie un ensemble de caméras, de capteurs et de radars. John Deere, cependant, pense que les caméras stéréo sont le moyen d’introduire la technologie de conduite autonome dans le plus grand nombre de champs possible. Sa machine autonome est équipée de 12 caméras de ce type.
Pour rendre le 8R autonome, John Deere monte un module de caméra stéréo à l’avant du tracteur et un autre module à l’arrière. Chaque module comporte trois paires de caméras stéréo robustes qui fonctionnent essentiellement comme des yeux humains. Les images sont collectées par les deux et sont ensuite combinées pour aider la machine à localiser les obstacles potentiels qui se trouvent entre 45 et 90 pieds de distance.
« Tout comme, disons, votre iPhone prend plusieurs images et les fusionne pour obtenir une gamme dynamique élevée, nous utilisons le même type de technologie pour comprendre le contraste et le monde qui nous entoure », a déclaré M. Liefer.
Alors que les caméras stéréo fonctionnent pour le tracteur autonome actuel de John Deere, la société pourrait utiliser des lidars, des radars, des ultrasons et d’autres technologies pour des tâches plus difficiles à l’avenir, comme la conduite dans des cultures sur pied, a déclaré M. Hindman. Pour acquérir certaines de ces technologies, John Deere a racheté en août, pour 250 millions de dollars, une startup agro-technique de la Silicon Valley, Bear Flag Robotics.
« Le problème de la perception dans l’agriculture est vraiment difficile », a déclaré M. Hindman. « Et le problème technique le plus difficile pour nous, du point de vue de la perception, est probablement celui des cultures sur pied ».
Une connectivité cellulaire constante est une condition préalable à l’utilisation du système autonome dans un champ. Si le tracteur perd son signal cellulaire, il s’arrête et ne redémarre pas avant d’avoir rétabli la connexion et obtenu le feu vert de l’agriculteur via une application.
À l’intérieur de la machine, John Deere a installé plusieurs moyens d’arrêter et de contrôler manuellement le tracteur, notamment par l’intermédiaire de l’accélérateur et des freins normaux. L’agriculteur peut également saisir le volant pour prendre le contrôle de la machine.
Le tracteur peut toujours être utilisé manuellement pour d’autres tâches, et pas seulement pour des opérations autonomes, et la cabine n’est pas différente. En raison de ces modifications apportées à la machine elle-même, un agriculteur ne peut pas facilement déplacer la nacelle autonome d’un tracteur à un autre.
Outre les freins redondants, John Deere a intégré d’autres éléments de sécurité au système. Les données partagées entre le tracteur et le smartphone sont cryptées des deux côtés, et la société a intégré la sécurité dans le logiciel des machines. Le tracteur dispose également de systèmes redondants à bord pour s’assurer que les caméras et le signal GPS sont présents. Si ces derniers se déconnectent, le tracteur s’arrête.
Balayer pour conduire
Le smartphone est un élément clé du processus d’autonomie. John Deere a conçu le système pour qu’il puisse être contrôlé par des iPhones et des téléphones Android via son application Opération Center existante. Pour les agriculteurs équipés des nouveaux systèmes de conduite autonome, un onglet supplémentaire contenant les fonctions d’autonomie apparaîtra.
Dans l’application, les agriculteurs passent la souris pour démarrer le véhicule et appuient sur un bouton pour mettre les opérations en pause. L’application leur indique combien de carburant il reste, combien de temps la machine a tourné et combien de temps elle est restée inactive. Ils peuvent voir les obstacles dans une section « Événements » et afficher et zoomer sur les vidéos des 12 caméras stéréo.
Une assistance permanente
Aujourd’hui, John Deere ne facture pas de frais de service pour ses capacités GPS ou d’autres fonctions à l’intérieur de ses machines. Mais il n’est pas certain qu’il le fasse pour l’autonomie. Et l’entreprise n’a pas encore déterminé comment elle allait gérer les mises à niveau et les autres aspects logistiques. Les agriculteurs conservent leurs tracteurs pendant des décennies. Mais la technologie utilisée pour rendre les machines autonomes sera dépassée bien plus tôt.
« Nous devons trouver le bon modèle commercial qui permette aux agriculteurs de profiter des niveaux croissants de la technologie, des améliorations croissantes de la capacité des caméras, de l’informatique et du système de perception sans avoir à changer de tracteur chaque fois qu’ils veulent le faire », a déclaré M. Hindman.
Au cours des premières années d’autonomie, John Deere s’attend à ce que les mises à jour et les changements soient très rapides. Bien qu’il commence par le travail du sol, il prévoit « de proposer de nouveaux modèles pour de nouveaux types de cultures, avec de nouveaux équipements, avec de nouveaux outils pour le tracteur … à une cadence assez rapide », a déclaré Hindman.
John Deere affirme que les techniciens de ses concessionnaires seront en mesure de résoudre les problèmes complexes liés aux systèmes autonomes. Les agriculteurs pourront également effectuer eux-mêmes certaines réparations, comme le câblage des harnais reliant les nacelles au tracteur ou la fixation des supports des capteurs.
Au-delà du travail du sol, John Deere se penchera sur d’autres tâches effectuées par les tracteurs, comme le labourage de printemps et la culture. Et à l’avenir, John Deere prévoit d’étendre l’autonomie à pratiquement toutes les tâches effectuées par une machine dans une exploitation agricole, de la plantation à la récolte.
« Celles-ci n’arriveront pas toutes en même temps », a déclaré Hindman. « Il y aura donc une partie de l’opération sur la ferme qu’un agriculteur fait encore … dans la cabine du tracteur, en faisant fonctionner le tracteur comme ils le font aujourd’hui. »
Les agriculteurs continueront à utiliser le 8R comme un tracteur ordinaire, et les futures mises à jour autonomes pourront être déployées sur la même machine par le biais d’ajouts matériels et logiciels. Cela permettra aux agriculteurs d’utiliser le tracteur pour plus d’une tâche autonome.
Arriver au point où toutes les parties de l’agriculture sont automatisées arrivera probablement « plus tôt qu’on ne le pense », a déclaré M. Hindman. « Si j’étais dos au mur, je vous dirais que dans 10 ans ou moins, nous verrons l’autonomie tout au long du système de production. »
Pour l’instant, les machines de John Deere aideront les agriculteurs à préparer leurs champs pour la prochaine saison de plantation et j’ai l’occasion de voir ce que cela donne depuis l’intérieur de la cabine du tracteur autonome.
Ayant grandi dans une ferme de l’Iowa rural, j’ai monté des dizaines de fois dans des moissonneuses-batteuses avec mon père et j’ai examiné les machines John Deere qui se dirigent toutes seules. Mais l’expérience de s’asseoir au volant d’une énorme machine qui se conduit toute seule ne peut être décrite que par un seul mot : sauvage.
Je ne fais que suivre le mouvement. Chaque mouvement de la machine est automatisé et contrôlé depuis un smartphone, ce qui permet à Nimz de récolter du maïs pendant que le tracteur laboure ses champs. Lorsque la machine approche de la fin d’un « passage », un tronçon du champ, j’oublie presque que je suis assis derrière le volant.
Lorsque je sors enfin de la machine au bord du champ, le tracteur vide continue son chemin, tirant la charrue derrière lui. La pluie est sur le point de commencer à tomber, et il y a beaucoup de travail à faire.