Imaginez un monde où les scientifiques utilisent des ordinateurs pour prédire l'impact du changement climatique et d'autres facteurs de stress sur la sécurité alimentaire internationale, migration, et les conflits civils, puis utiliser ces prédictions pour augmenter la disponibilité des ressources vitales.

Kelly Cobourn, professeur adjoint de politique des ressources en eau au Collège des ressources naturelles et de l'environnement de Virginia Tech, travaille sur un projet qui pourrait nous rapprocher de cette réalité.

Elle fait partie d'une équipe de chercheurs de l'Université de Californie du Sud, l'Université d'État de Pennsylvanie, l'Université du Minnesota, et l'Université du Colorado qui regroupe des experts en intelligence artificielle, modèle d'attelage, hydrologie, agronomie, et économique.

Le rôle de Cobourn sera de diriger les travaux de modélisation socio-économique nécessaires pour développer un système de modélisation informatique qui aidera à prédire comment les activités humaines peuvent avoir un impact sur le monde naturel, et vice versa.

Plus précisement, ses travaux contribueront à une compréhension de la sécurité alimentaire via l'intégration de modèles socio-économiques et biophysiques, ainsi que la rationalisation des outils de données utilisés pour évaluer les problèmes de sécurité alimentaire.

« La sécurité alimentaire est un problème majeur dans une grande partie du monde, et cela va probablement devenir un problème plus urgent à l'avenir, " dit Cobourn, membre du corps professoral du Département des ressources forestières et de la conservation de l'environnement. « Le changement climatique contribue à l'insécurité alimentaire, et l'insécurité alimentaire contribue aux conflits civils.

En considérant l'interaction complexe entre les humains et les problèmes environnementaux tels que le changement climatique, les chercheurs travaillent à développer des modèles qui illustrent comment les agriculteurs prennent des décisions concernant la production alimentaire. Ils créeront ensuite des modèles pour aider à expliquer comment ces décisions affectent, ou sont affectés par, pressions sur l'environnement et les systèmes sociaux.

Le projet de quatre ans, appelé MINT pour Model INTegration, est dirigé par Yolanda Gil, professeur d'informatique à l'Institut des sciences de l'information de l'Université de Californie du Sud. Il est financé par une subvention de 13 millions de dollars de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) dans le cadre du programme World Modelers de la DARPA.

Selon Cobourn, qui est également affilié au Global Change Center situé au Fralin Life Science Institute de Virginia Tech, la question de la sécurité alimentaire a aussi des applications en matière de défense.

« L'insécurité alimentaire peut souvent conduire à des conflits dans de nombreuses régions du monde. nous voulons comprendre comment différents facteurs déterminent les résultats de la sécurité alimentaire et comment cela peut conduire à des troubles civils, " a expliqué Cobourn. " Cela peut également nous aider à mieux comprendre quelles mesures doivent être prises pour se prémunir contre l'insécurité alimentaire et prévenir certains de ces conflits. "

Les membres de l'équipe de recherche espèrent également utiliser leur expertise variée pour accélérer la collecte de données et la modélisation de la sécurité alimentaire.

"À l'heure actuelle, la modélisation implique beaucoup de collecte de données, " a déclaré Cobourn. " Un chercheur travaillant sur la sécurité alimentaire irait collecter des données sur le terrain ou les rassembler manuellement à partir de diverses sources. Cela pourrait prendre des années pour rassembler des données et ensuite comprendre comment coupler des modèles entre les disciplines. Ce projet créerait des moyens informatiques d'extraire des données de diverses sources et d'automatiser le processus de modélisation."

En automatisant la collecte et la modélisation des données, l'équipe sera en mesure de réduire considérablement le temps nécessaire pour connecter les modèles à travers les disciplines, qui conduira à une meilleure compréhension de l'intersection entre l'activité humaine et l'environnement.

Au cours des quatre prochaines années, les chercheurs développeront des modèles d'activité humaine et d'impacts sur les ressources naturelles pour créer des prédictions pour certaines parties du monde basées sur des facteurs tels que le changement climatique et les rendements des cultures.

« Je développerai principalement des modèles et créerai des scénarios de comportement et de politique humains, " a déclaré Cobourn. " Les experts en informatique savent comment automatiser la collecte de données et le processus de modélisation, mais ils peuvent ne pas avoir d'expérience dans les disciplines qui travaillent sur ces problèmes. Les autres experts disciplinaires et moi les aiderons à rassembler des choses comme les modèles agronomiques et économiques d'une manière qui a du sens.

« C'est passionnant de travailler avec une si grande équipe d'experts et de réfléchir à la manière dont nous pouvons faire avancer les efforts de modélisation des systèmes humains et naturels couplés en développant de nouveaux outils de calcul, " elle a ajouté.