Châtillon, 07 April 2022

Siemens facilite la révolution de l’agriculture sous-marine avec ses solutions basées sur le jumeau numérique

Nemo’s Garden est une start-up spécialisée dans l’agriculture sous-marine durable. (Image : Ocean Reef Group 2022)

  • En utilisant le portefeuille Xcelerator de Siemens, Nemo’s Garden a créé un jumeau numérique de sa biosphère sous-marine durable, qui lui permet d’en itérer la conception et les essais à un rythme fortement accéléré.
  • Cette transformation numérique très abordable permet à la petite entreprise de bénéficier d’outils professionnels dédiés à la conception de produits innovants.
  • L’algorithme d’apprentissage automatique basé sur MindSphere que l’entreprise a déployé sur des unités de traitement Industrial Edge permet la surveillance à distance, l’automatisation des processus et le retour d’informations vers l’équipe de conception.
Siemens Digital Industries Software annonce que Nemo’s Garden, une start-up spécialisée dans l’agriculture sous-marine durable, a déployé le portefeuille de logiciels et de services Xcelerator de Siemens afin d’innover plus rapidement et de progresser plus vite vers l’industrialisation et le déploiement de ses produits à grande échelle.
 
Nemo’s Garden a été fondée en 2012 par Sergio Gamberini, président du fabricant italien de matériel de plongée sous-marine Ocean Reef Group, et son fils, Luca Gamberini. L’équipe d’ingénieurs, de plongeurs et de scientifiques travaille à démontrer la viabilité de la culture sous-marine de légumes, de fruits et de diverses plantes. La principale innovation de Nemo’s Garden, une biosphère subaquatique, est un type de serre sous-marine unique en son genre qui tire parti des facteurs environnementaux favorables qu’offre l’océan – température stable, production d’eau par évaporation, absorption du CO2, abondance d’oxygène et protection inhérente contre les parasites – pour créer un environnement idéal pour l’agriculture.
 
Non seulement l’équipe a réussi à récolter toute une variété de produits dans ses prototypes de biosphères, mais elle a également découvert que les plantes cultivées dans cet environnement sont plus riches sur le plan nutritionnel que celles cultivées de manière traditionnelle. Le gros obstacle suivant que l’entreprise devait franchir pour atteindre son objectif était de transformer ces prototypes en une solution déployable à l’échelle mondiale, mais elle ne voulait pas attendre dix ans de plus pour y parvenir.
 
Les hivers rigoureux, les étés courts et les autorisations initialement restreintes d’utilisation des fonds marins limitaient Nemo’s Garden à un seul cycle de culture – et donc d’innovation – par an. Les modifications de conception, les longs essais physiques, et les lourds processus de surveillance manuelle nécessaires pendant le cycle de croissance, ont conduit l’équipe de Nemo’s Garden à chercher des moyens d’innover plus rapidement et de développer son activité. L’équipe s’est adressée à Matteo Cavalleroni, de la société TekSea, pour savoir comment tirer parti des technologies de pointe pour atteindre ses objectifs. Suite à la consultation initiale, Siemens a été invité à se joindre au projet et à utiliser son portefeuille de logiciels et de services Xcelerator pour aider Nemo’s Garden à passer à l’étape suivante de son développement et à se préparer à l’industrialisation et à la production à grande échelle.
 
Siemens_Nemos_Garden_Xcelerator_04A
Grâce au portefeuille Xcelerator de Siemens et à un jumeau numérique, l’équipe de Nemo’s Garden peut tester de nouveaux concepts sans passer par des essais physiques, ce qui permet une itération rapide de la conception.
 
« Lorsque j’ai découvert pour la première fois la technologie de jumeau numérique de Siemens, j’ai été fasciné. Nemo’s Garden est un système unique en son genre et nous devons nous adapter à chaque environnement où il doit être installé. Si vous pouvez modéliser virtuellement cet environnement avant de commencer, vous pouvez prévoir les défis et les relever de la meilleure façon », raconte Luca Gamberini, cofondateur de Nemo’s Garden. « Cela nous a aidé à mieux comprendre l’écoulement de l’eau autour des parois externes de nos biosphères et à déterminer où se situent les points de contrainte sur leur structure. Aujourd’hui, nous comprenons également l’effet sur les plantes des différentes interactions entre le rayonnement solaire, la température et tous les facteurs physiques. Et tout cela grâce à la capacité du jumeau numérique à reproduire notre système. »
 
En effet, un jumeau numérique complet de la biosphère de Nemo’s Garden a été construit. Il tient naturellement compte de l’évolution de la conception de la biosphère à l’aide du logiciel NX™ de Siemens, mais il permet aussi de simuler les conditions de croissance dans la serre, l’impact de la structure sur le milieu marin ambiant, et l’ensemble de l’environnement dans lequel elle est installée – tout cela à l’aide du logiciel Simcenter™ STAR-CCM+™ de Siemens. L’équipe de Nemo’s Garden n’est donc plus limitée par les conditions météorologiques, la saisonnalité, la brièveté des périodes de croissance ou les limites en matière de plongée et de surveillance. Les ajustements envisagés pour les biosphères peuvent être testés dans le monde virtuel, ce qui permet à l’équipe d’affiner la conception à un rythme beaucoup plus rapide.
 
Siemens_Nemos_Garden_Xcelerator_06
Xcelerator est un portefeuille complet et intégré qui comprend des logiciels, des services et une plateforme de développement d’applications.
 
Surveillance à la périphérie
Nemo’s Garden devait non seulement concevoir la biosphère physique mais également optimiser et dimensionner les processus de culture, de suivi et de récolte des plantes. Pour permettre une exploitation durable ne nécessitant pas l’envoi de plongeurs qualifiés pour collecter des données, une approche entièrement numérique et automatisée a été mise au point, s’appuyant sur la vaste expérience de Siemens dans le domaine de l’utilisation de logiciels pour automatiser les pratiques agricoles traditionnelles.
 
Des vidéos montrant les cycles de croissance, ainsi que des données de référence provenant d’exploitations agricoles terrestres traditionnelles et concernant des plantes identiques à diverses étapes de leur développement et dans différents états de santé, ont été analysées à l’aide du service MindSphere® de Siemens. À partir de ces données, Siemens a pu entraîner un algorithme d’apprentissage automatique pour surveiller la croissance des plantes ainsi que les conditions environnementales à l’intérieur des dômes.
 
Lorsque cet algorithme est déployé dans chaque biosphère sur les unités de traitement Industrial Edge de Siemens, les plantes peuvent être surveillées via un tableau de bord hébergé dans le cloud, et ce tout au long de la saison, de n’importe où et en temps réel. La saison prochaine, ces unités Industrial Edge seront connectées à des actionneurs, ce qui permettra de contrôler automatiquement et en permanence la circulation de l’air, le taux d’humidité, l’irrigation et le dosage des nutriments. Ce système servira de base à un service agricole global optimisé pour les exploitations sous-marines et spécifiquement adapté à chacun des océans de la planète.
 
En s’engageant résolument sur la voie du numérique, Nemo’s Garden a transformé ce qui n’était au départ qu’un défi lancé en plaisantant lors d’un dîner entre amis en une plateforme agricole sous-marine commercialement viable pouvant être déployée de manière durable dans le monde entier. Même si les nouvelles biosphères ne seront pas déployées avant la prochaine période de culture, le jumeau numérique complet de l’environnement de croissance permet à l’équipe de continuer à travailler afin d’optimiser davantage ses conceptions et d’automatiser les processus en vue d’un déploiement mondial.
 
« La transformation numérique n’est pas réservée aux grandes entreprises, elle est à la portée de toutes. Elle peut être très intéressante pour les petites entreprises ou les start-up. Le travail que nous effectuons avec les start-up peut amplifier leur impact sur le monde, en les aidant à innover plus vite », commente Eryn Devola, vice-présidente chargée du développement durable chez Siemens Digital Industries Software. « Nous ne pouvons que nous enthousiasmer lorsque nous découvrons une équipe passionnée qui, en utilisant une technologie qui met l’accent sur l’humain, travaille à nourrir les gens tout en ayant un impact positif sur l’environnement. »
 
Pour plus d’informations concernant Nemo’s Garden, consultez les sites suivants :
• Notre vidéo intégrable présentant en détail le projet Nemo’s Garden.
• Notre article de blog rédigé par Eryn Devola.

Contact principal

Marie Almeida

marie.almeida@siemens.com