La Norvège est le premier producteur mondial de saumon atlantique d’élevage et l’un des principaux exportateurs de produits de la mer, tandis que les États-Unis restent le premier importateur de ces produits, selon l’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO). Deux étudiants du MIT se sont récemment rendus à Trondheim, en Norvège, pour explorer les technologies de pointe développées et déployées dans le domaine de l’aquaculture en mer.
Beckett Devoe, étudiante en intelligence artificielle et prise de décision, et Tony Tang, étudiant en génie mécanique, ont travaillé pour la première fois avec MIT Sea Grant dans le cadre du programme UROP (Undergraduate Research Opportunities Program). Ils ont contribué à des projets portant sur la conception de générateurs de vagues et sur des applications d’apprentissage automatique pour l’analyse de la santé des larves d’huîtres dans les écloseries. Si l’aquaculture côtière est une industrie bien établie dans tout le Massachusetts et aux États-Unis, l’élevage en haute mer est encore un domaine naissant ici, confronté à des défis uniques et complexes.
Pour mieux comprendre cette industrie émergente, le MIT Sea Grant a créé une initiative de collaboration, AquaCulture Shock, avec le financement d’une bourse de voyage pour les technologies et l’éducation aquacoles par le biais du National Sea Grant College Program. En collaboration avec le programme MIT-Scandinavia MISTI (MIT International Science and Technology Initiatives), le MIT Sea Grant a proposé à Devoe et Tang des stages d’été liés à l’aquaculture à SINTEF Ocean, l’un des plus grands instituts de recherche d’Europe.
« L’opportunité de travailler sur ce projet d’aquaculture pratique, sous l’égide d’une institution de recherche de renommée mondiale, dans une région du monde connue pour son innovation en matière de technologie marine – voilà ce qu’est le MISTI », déclare Madeline Smith, directrice générale du MIT-Scandinavie. « Non seulement les étudiants acquièrent une expérience précieuse dans leur domaine d’études, mais ils développent également une compréhension culturelle et des compétences qui les préparent à devenir de futurs leaders mondiaux. Les deux étudiants ont travaillé au sein du laboratoire de robotique aquacole et de systèmes autonomes de SINTEF Ocean (ACE-Robotic Lab), une installation conçue pour développer et tester de nouvelles technologies aquacoles.
« La Norvège a une géographie unique avec tous ces fjords », explique Sveinung Ohrem, directeur de recherche pour le groupe Robotique et automatisation de l’aquaculture à SINTEF Ocean. « Il y a donc beaucoup d’eaux abritées, ce qui est idéal pour l’aquaculture en mer. Il estime qu’il y a environ un millier de fermes piscicoles le long de la côte norvégienne, et présente quelques-uns des outils utilisés dans ce secteur : des systèmes de prise de décision pour rassembler et visualiser les données pour les agriculteurs et les opérateurs ; des robots pour l’inspection et le nettoyage ; des capteurs environnementaux pour mesurer l’oxygène, la température et les courants ; des échosondeurs qui envoient des signaux acoustiques pour suivre l’emplacement des poissons ; et des caméras pour aider à estimer la biomasse et à affiner l’alimentation. « L’alimentation est un énorme défi », note-t-il. « L’alimentation est de loin le coût le plus important, c’est pourquoi l’optimisation de l’alimentation permet de réduire considérablement les coûts.
Au cours de son stage, M. Devoe s’est concentré sur un projet qui utilise l’IA pour optimiser l’alimentation des poissons. « J’essaie de prendre en compte les différentes caractéristiques de la ferme – par exemple la taille des poissons ou la froideur de l’eau – et de les utiliser pour essayer de donner aux éleveurs une quantité optimale d’aliments pour obtenir les meilleurs résultats, tout en économisant de l’argent sur l’alimentation », explique-t-il. « C’était bien d’apprendre d’autres techniques d’apprentissage automatique et de s’améliorer dans le cadre d’un projet concret.
Dans le même laboratoire, Tang a travaillé sur la simulation d’un système de véhicule sous-marin-manipulateur pour naviguer dans les fermes et réparer les dommages sur les filets des cages à l’aide d’un bras robotique. Selon M. Ohrem, des milliers de robots aquacoles fonctionnent aujourd’hui en Norvège. « L’échelle est énorme », explique-t-il. « Il n’est pas possible d’avoir 8 000 personnes qui contrôlent 8 000 robots – ce n’est pas faisable d’un point de vue économique ou pratique. Il faut donc augmenter le niveau d’autonomie de tous ces robots ».
La collaboration entre le MIT et SINTEF Ocean a débuté en 2023 lorsque le MIT Sea Grant a accueilli Eleni Kelasidi, chercheuse invitée du laboratoire ACE-Robotic. Eleni Kelasidi a collaboré avec Michael Triantafyllou, directeur du MIT Sea Grant, et Themistoklis Sapsis, professeur de génie mécanique, pour développer des contrôleurs, des modèles et des véhicules sous-marins destinés à l’aquaculture, tout en étudiant les interactions entre les poissons et les machines.
« Nous avons une longue et fructueuse collaboration avec l’Université norvégienne des sciences et technologies (NTNU) et SINTEF, qui se poursuit avec des efforts importants tels que le projet d’aquaculture avec le Dr Kelasidi », explique M. Triantafyllou. « La Norvège est à la pointe de l’aquaculture en mer et le MIT Sea Grant investit dans ce domaine ; nous nous attendons donc à d’excellents résultats de cette collaboration.
Kelasidi, qui est maintenant professeur à la NTNU, dirige également le Field Robotics Lab, qui se concentre sur le développement de systèmes robotiques résistants capables de fonctionner dans des environnements très complexes et difficiles. « L’aquaculture est l’un des domaines les plus difficiles pour lesquels nous pouvons démontrer des solutions autonomes, car tout est en mouvement », explique-t-elle. Mme Kelasidi décrit l’aquaculture comme un domaine profondément interdisciplinaire, qui nécessite davantage d’étudiants ayant une formation à la fois en biologie et en technologie. « Nous ne pouvons pas développer des technologies qui s’appliquent à des industries où il n’y a pas de composants biologiques, explique-t-elle, et les appliquer ensuite à des poissons vivants ou à d’autres organismes vivants.
Ohrem affirme que le maintien du bien-être des poissons est la principale motivation des chercheurs et des entreprises actives dans le domaine de l’aquaculture, d’autant plus que le secteur continue de se développer. « La grande question est donc de savoir comment s’en assurer. SINTEF Ocean possède quatre licences de recherche pour l’élevage de poissons, qu’il exploite en collaboration avec SalMar, le deuxième plus grand éleveur de saumon au monde. Les étudiants ont eu l’occasion de visiter l’une des fermes industrielles, Singsholmen, sur l’île d’Hitra. La ferme compte 10 grands parcs en filet ronds d’environ 50 mètres de diamètre qui s’étendent profondément sous la surface, chacun pouvant contenir jusqu’à 200 000 saumons. « J’ai pu toucher physiquement les filets et voir comment le bras (robotisé) pourrait être en mesure de fixer le filet », explique Tang.
Kelasidi insiste sur le fait que les informations acquises sur le terrain ne peuvent pas être apprises dans un bureau ou un laboratoire. « Cela permet de se rendre compte de l’ampleur des défis à relever ou de l’ampleur des installations », dit-elle. Elle souligne également l’importance de la collaboration internationale et institutionnelle pour faire progresser ce domaine de recherche et développer des systèmes robotiques plus résistants. « Nous devons essayer de cibler ce problème et le résoudre ensemble.
Le MIT Sea Grant et le programme MIT-Scandinavie MISTI recrutent actuellement une nouvelle cohorte de quatre étudiants du MIT pour effectuer un stage en Norvège cet été dans des instituts qui font progresser les technologies agricoles offshore, notamment le Field Robotics Lab de NTNU à Trondheim. Les étudiants intéressés par l’autonomie, l’apprentissage profond, la modélisation de simulation, les systèmes robotiques sous-marins et d’autres domaines liés à l’aquaculture sont encouragés à contacter Lily Keyes au MIT Sea Grant.
Passionnée par la culture nordique, par la nature, par l’écriture, voici que j’ai réunie mes passions dans ce site où je vous partage mes expériences et mes connaissances sur la Norvège spécialement. J’y ai vécu 2 ans entre 2015 et 2017, depuis les décors me manque, la culture me manque. Bonne lecture.
