Prise en compte des aléas et risques dans un jeu sérieux développé pour favoriser la transition agro-écologique.

Contexte et problématique : 

En France, les systèmes de culture et d’élevage se sont progressivement intensifiés et spécialisés. Cette spécialisation est aujourd’hui remise en cause pour ses impacts socio-économiques (perte d’autonomie des agriculteurs, sensibilité au marché, faible valeur ajoutée, ...) et environnementaux (pollutions diffuses, perte de biodiversité, déconnection des cycles C et N...). Diversifier les systèmes agricoles tant de polyculture que d’élevage favoriserait la transition agroécologique des territoires (Bonaudo et al., 2014). Cependant, cette dynamique de réintégration végétal-animal a plusieurs limites à l’échelle de l’exploitation (manque de moyens, de connaissances). Créer des complémentarités entre exploitations à l’échelle d’un territoire et développer des collectifs pluri-métiers à cette échelle ouvre des perspectives pour résoudre ces difficultés et pour contribuer à l’autonomie des territoires (Martin et al., 2016). 

Dans ce cadre, un jeu sérieux étudie les intérêts du pâturage ovin et bovin des intercultures en abordant différentes échelles (parcelle, animaux, filière et territoire) et différents acteurs (céréaliers, éleveurs, techniciens). Ce jeu nommé oviplaine, vise à lever les freins sociaux, techniques et économiques pour favoriser le développement des interactions cultures-élevages à l’échelle du territoire. C’est un jeu de plateau, développé par l’UMR SADAPT en 2020 dans le cadre du projet ADEME POSCIF (Paturage Ovin en Systèmes Céréaliers d’Ile de France). Le jeu représente sur un plateau les parcelles de céréaliers. Sur ces parcelles sont positionnés des jetons “ressources” représentant les ressources pâturables mises à disposition par les céréaliers. Un pion “troupeau” permet de déplacer le troupeau de parcelles en parcelles afin d’établir progressivement et collectivement un itinéraire pour le troupeau. Intégré dans ce jeu, des données agronomiques et zootechniques sont disponibles sous forme de tableurs excel, pour calculer combien de jours le troupeau séjourne sur une parcelle donnée. Au-delà de tracer l’itinéraire pour le troupeau, l’objectif est de créer des discussions entre éleveurs et céréaliers pour amorcer par la suite un engagement sur le terrain. Le jeu est aussi testé en condition de formation auprès d’ingénieurs agronomes.  Un premier travail de M1 réalisé en 2024 au sein de l’équipe de modélisation et Informatique de Paris-Saclay (UMR MIA-PS, équipe EKINOCS) a permis de proposer une version numérique (modèle programmé sous Python) de ce jeu de plateau en intégrant des informations complémentaires au tableur excel. 

Cependant les études menées pendant cette période (UMR SADAPT, rapport de stage M2, AgroParisTech, INRAE) ont notamment démontré qu’il serait nécessaire d’intégrer dans la démarche du jeu les aléas et risques associés à la « vrai vie », notamment la culture (par exemple les risques climatiques qui vont faire qu’une parcelle ne sera brusquement plus disponible) et l’élevage (par exemple parcelles qui peuvent devenir peu bénéfiques pour le troupeau à certaines périodes de l’année).

Projet de M2 : 

Nous proposons de partir de cette idée d’aléas et de risques et de développer dans ce stage de recherche une approche conceptuelle, mathématique et informatique d’intégration de ceux-ci dans le jeu. Pour cela le jeu, le tableur Excel et le programme Python seront modifiés à partir des informations mises à disposition par les experts de terrain (agronomes, agriculteurs). Des ateliers avec les experts de terrain seront mis en place par un doctorant en Agronomie en charge du déploiement du jeu dans lesquels le travail pourra s’intégrer. Ce projet de M2 s’intègre plus généralement dans un projet du Métaprogramme INRAE XRISQUES nommé SERIOUSPAN (https://eng-xrisques.hub.inrae.fr/themes/transition-emerging-risks/consortium-serious-pan-2024-2025) et de l’appel à projet Agroécologie et se situe à l’interface entre l’Agroécologie et l’Intelligence Artificielle. Le travail consistera donc à améliorer le jeu en mobilisant une compréhension des enjeux agroécologiques, en représentant les aléas sous forme d’incertitude informatique (méthodes connues des chercheurs de l’UMR MIA-PS), en implémentant des concepts de l’IA sous la forme d’outils numériques utilisés au sein de l’équipe EKINOCS et SOLSTIS de l’UMR MIA-PS. A partir de cela l’enjeu sera d’explorer par la simulation des itinéraires optimisés du troupeau dans un cadre d’incertitude climatique. Ces itinéraires une fois calculés seront confrontés aux experts de terrain.

Les étapes du stage seront les suivantes :

1. Etude bibliographique sur les risques et aléas pris en compte dans les jeux sérieux et la manière dont ils sont formalisés et utilisés ? 

2. Comprendre les enjeux Agroécologique et partir des dires d’experts sur les risques associés et les formaliser 

3. Réfléchir à la manière de les intégrer dans le jeu et à la manière de fournir une information utilisable par les joueurs (c’est-à-dire les céréaliers, oviculteurs, etc…) au plus proche des objectifs du jeu (formation ou engagement des acteurs dans une nouvelle démarche), formalisation des sorties associées.

4. Proposer une représentation mathématique (approche Bayésienne et logique possibiliste) de ces risques et mise en oeuvre informatique de cette représentation en les propageant dans le modèle python existant à partir des réflexions du 3

5. Calcul de différentes trajectoires selon les risques et recherche de trajectoires optimales en situation ou non d’aléas. Réfléchir à comment présenter ces différentes trajectoires avec quel objectif

6. Tester cette mise en œuvre et ces calculs dans le cadre d’ateliers jeu, validation et pistes pour la suite

7. Rapport de stage

Conditions :

Pour mener à bien les missions, l’étudiant.e aura à sa disposition l’intégralité des documents et fichiers liés à oviplaine, le programme python développé en 2024, des chercheurs ressources dans l’équipe EKINOCS pour les conseils sur la formalisation des indicateurs, sur les statistiques, l’optimisation ainsi que des chercheurs ressources en agronomie. Ce sera de plus un travail à réaliser en équipe avec le doctorant travaillant sur Oviplaine ainsi qu’avec des agriculteurs. Une gratification de stage d’environ 670 euros net /mois sera versée sur une base de 35 heures/semaine. Le lieu du stage sera sur l'Agro-Campus Paris-Saclay.

Qualités requises :

Autonomie dans le travail et maturité

Appétences pour la modélisation et savoir programmer notamment en python

Intérêt pour le sujet agronomique proposé et l’informatique

Plaisir pour le travail en équipe pluridisciplinaire