Centre Afrique de l’Ouest

La maîtrise des processus de conception et d’exploration des modèles est fondamentale pour transformer l’observation et les connaissances empiriques en théorie et outils utilisables pour la compréhension et l’aide à la décision. Dans toutes ces approches où la modélisation et la simulation à base d’agents est mobilisée, les chercheurs tentent de “génériciser” les processus afin de les valider et de les “transposer” dans d’autres contextes. Cela devrait, à terme, aboutir à des bibliothèques de modules dans GAMA, validées empiriquement et explorées numériquement, réutilisables dans d’autres situations. Ce thème, cœur de métier de l’UMI UMMISCO, se traduira au Sénégal par le développement et l’exploration de modèles mathématiques et informatiques pour l’étude des socio-écosystèmes marins et agro-sylvo-pastoraux sahéliens dans un contexte de changement climatique et de mutations profondes des pratiques des acteurs locaux. Le Sahel fait en effet face à une dégradation de son écosystème depuis la seconde moitié du XXe siècle. Les causes de ce phénomène sont à la fois climatiques et anthropiques. Les savanes ouest-africaines pourraient jouer un rôle important en termes d’atténuation du changement climatique, à la condition de la mise en place d’un dialogue avec les acteurs locaux pour co-construire des scénarios de neutralité carbone viables en résonance avec les enjeux de développement durable. C’est cette approche participative que nous proposons de mettre en place, dans le cadre du projet Ferlo-Sine, sur deux territoires représentatifs de l’occupation du sol dans la zone d’intervention de la Grande Muraille Verte (GMV) au Sénégal. Ces ateliers participatifs, ou “scénarios labs”, aboutiront à un diagnostic et à des scénarios co-construits et modélisés à travers la plateforme MAELIA. Les meilleurs scénarios feront l’objet d’une mise en débat avec les collectivités territoriales, les ONG, les services de l’État et les populations pour décliner un plan d’action territoriale visant la neutralité carbone d’ici 2035. Les résultats serviront à la conception de scénario bas carbone à l’échelle de la GMV (Projet IRN RESET-GMV). Autre sujet central, la pêche artisanale joue un rôle majeur pour l’économie du Sénégal et la sécurité alimentaire régionale. Toutefois, ces dernières années, les captures n’ont cessé de diminuer sous l’effet de la surexploitation. Les recherches menées durant UMMISCO 3 ont permis de mettre en exergue les dynamiques bioéconomiques à l’œuvre, et font apparaître un besoin évident d’outils d’aide à la décision. C’est l’objectif du simulateur “Lolli”, développé dans le cadre du projet H2020 “Habitable” qui porte sur la mobilité des pêcheurs artisanaux au Sénégal. Implémenté sous GAMA, ce simulateur permet l’exploration de scénarios climatiques et socio-économiques. Ce modèle sera amené à évoluer en incluant : (1) la transposition à la pêcherie continentale au niveau du lac de Guiers, dans le cadre du projet Santés & Territoires ; (2) l’exploration des impacts de mesures de gestions spatiales comme les aires marines protégées en partenariat avec le ministère de l’environnement et du développement durable du Sénégal et le Stockholm Resilience Center en Suède dans le cadre du projet FORA en cours de montage.

L’intelligence artificielle, basée sur les techniques d’apprentissage profond, contribue à une mutation profonde de nos sociétés. Les développements fulgurants qu’elle connaît tendent cependant vers l’émergence d’outils opaques et souvent porteurs de biais qui peuvent rendre difficile leur transposition dans d’autres environnements. Dès lors, le développement d’un savoir-faire en la matière est crucial dans les pays du Sud pour ne pas être à la remorque d’algorithmes écrits et entraînés sur des données du Nord. UMMISCO Afrique de l’Ouest s’intéressera, en particulier, à l’usage de l’IA pour le suivi de la santé humaine et des socio-écosystèmes. Le dépistage précoce des pathologies, un point clef pour l’amélioration de la santé publique, se base très souvent sur l’expertise visuelle d’images médicales effectuée par les médecins ou les sage-femmes en zones rurales. La disponibilité de spécialistes pour l’expertise de ces images est donc un facteur limitant du système de dépistage. Toutefois, ce processus génère dans les hôpitaux d’importantes bases de données d’images annotées. Afin d’exploiter cette mine d’information au bénéfice des patients, UMMISCO Afrique de l’Ouest a engagé une collaboration avec plusieurs hôpitaux en vue d’utiliser ces données médicales pour la mise au point d’IA pour l’aide au diagnostic de plusieurs pathologies incluant celles spécifiques aux populations Ouest-africaines. Des partenariats ont ainsi été noués avec trois grands hôpitaux (Le Dantec, Abass Ndao, Dalal Jamm) et la faculté de médecine de Dakar. Les pathologies étudiées sont le cancer du col de l’utérus, le strabisme, les maladies de peau, et les cardiopathies. Certaines pathologies sont quant à elles liées à des foyers de contamination liés à des environnements spécifiques. C’est le cas de la bilharziose, où l’usage de l’apprentissage profond pour la détection des foyers de prévalence au niveau du Lac de Guiers est à l’étude à UMMISCO dans le cadre du projet “Santé et Territoires”. Dans le domaine du suivi de l’effort de pêche artisanale et de la protection de la biodiversité sous-marine, l’usage de l’IA contribuera à des systèmes de suivi continus des paramètres des socio-écosystème marin, afin de favoriser la mise en place de pratiques de pêche durables. Une base de données annotée d’images aériennes de pirogues a ainsi permis le développement d’algorithmes de détection en cours d’intégration dans des interfaces utilisables par les acteurs en charge du suivi de la pêche artisanale (projet H2020 Habitable). Pour le suivi de la biodiversité, une très importante base de données d’enregistrements acoustiques sous-marins de divers écosystèmes marins du Sénégal a été constituée. L’annotation de ces données et la mise au point d’un détecteur des sons de poissons reste cependant un défi, qui fait l’objet d’une thèse PDI en cours. Un nouveau partenariat international est également en cours de montage avec une équipe de bioacoustique colombienne de l’Institut Humboldt. Les compétences ainsi acquises pourront être mises au service du développement de techniques IA de suivi de la biodiversité terrestre, par exemple en articulation avec le projet IRN RESET-GMV.

La qualité et la quantité des données disponibles dans les pays en développement sont souvent citées comme limitantes pour la mise en place des modèles prédictifs et pour l’entraînement des algorithmes d’IA. En effet, le coût des capteurs industriels et leur déploiement sont souvent rédhibitoires. Conscient de ces enjeux, UMMISCO Afrique de l’Ouest a investi dans l’aménagement et l’équipement du “CoFab in Dakar” au sein de ses locaux dans le campus international IRD-UCAD de Hann. UMMISCO Afrique de l’Ouest a pour ambition de favoriser, à travers ce dispositif, l’émergence d’un savoir-faire local en matière de conception et de déploiement de capteurs frugaux. Ces outils auront pour vocation de répondre à des besoins spécifiques exprimés dans le cadre de divers projets de recherche en cours au sein du centre ou par les autres unités de l’IRD et institutions partenaires. L’industrialisation de la fabrication de ces outils pourrait se faire dans le cadre d’une start-up durant UMMISCO 4. Dans le cadre du projet “Santés et Territoires”, le CoFab a produit un prototype de station autonome d’acquisition de données sur la qualité de l’eau qui sera installé autour du lac de Guiers. Cette station a été conçue pour accueillir plusieurs capteurs capables de transférer les données en temps réel. Le déploiement pour test du dispositif étant effectué avec succès, Il s’agira, par la suite, de produire et déployer deux ou trois stations, et de former les participants de chaque living-lab à la lecture et à la production de narratifs à partir des résultats de mesure. Pour la collecte de données acoustiques sous-marines, il faut avoir recours à des hydrophones équipés de data-logger, des instruments extrêmement onéreux, ce qui est un frein à leur intégration dans un système de “capteur citoyen”, ou même à leur utilisation routinière par les agents en charge du suivi des aires marines protégées. En partenariat avec l’ESP, le LMI ECLAIRS et grâce au CoFab, des étudiants de l’ESP ont travaillé sur un hydrophone “made in Senegal”, produisant un prototype qui a fait ses preuves lors d’un déploiement sur le lac de Guiers dans le cadre du projet “Santés et Territoires”. La conception d’une version plus robuste est planifiée dans le cadre d’UMMISCO 4.

En plaçant les approches participatives au cœur de sa stratégie de recherche, UMMISCO Afrique de l’Ouest s’engage dans une démarche résolument moderne et inclusive. Par la co-construction des connaissances et la médiation entre différents systèmes de savoir, les projets envisagés visent non seulement à faire avancer la recherche scientifique mais également à favoriser un développement durable et équitable des territoires concernés. Le centre possède une expertise de longue date sur ces approches, notamment dans les socio-écosystèmes agro-sylvo- pastoraux sahéliens où elle continue d’animer des “living labs” où se mêlent chercheurs et acteurs locaux. UMMISCO Afrique de l’Ouest entend renforcer ces interactions en consolidant ses liens avec le collectif ComMod de l’UMR SENS, l’UMR ASTRE et l’UMR G-EAU. Ces approches opérantes et transformatives, seront mobilisées dans tous nos projets de modélisation en faisant référence, selon la spécificité et le contexte du terrain d’étude, à deux cadres conceptuels différents et complémentaires : les approches ComMod et Living-Lab. Les approches de modélisation d’accompagnement (ComMod) (D’Aquino et al., 2002) changent radicalement les systèmes de référence que le modélisateur engage avec le modèle et les acteurs. En travaillant de manière très étroite avec les parties prenantes, le chercheur doit mettre de côté une partie des obligations disciplinaires pour pouvoir prendre en compte les autres points de vue. Ainsi, quand un modèle est co-construit avec les acteurs, les résultats produits doivent à la fois satisfaire aux obligations du scientifique, mais aussi aux obligations des parties prenantes. Dans le projet “FerloSine”, l’accompagnement doit véritablement être compris comme bilatéral. Les acteurs locaux impliqués dans la démarche accompagnent le processus scientifique tout autant que les chercheurs accompagnent la réflexion sur une problématique locale. Ce double accompagnement, que le centre cherchera à théoriser, doit permettre d’augmenter la portée transformative des processus de modélisation d’accompagnement. Les living labs, quant à eux, catalysent le développement de solutions centrées sur l’utilisateur pour aborder des problèmes environnementaux complexes. Ils opèrent en explorant, co-créant, testant et évaluant des innovations dans des contextes réels. Grâce à l’implication d’une diversité de parties prenantes, les living labs jouent un rôle important pour le développement de pratiques sociales, culturelles, économiques et environnementales durables et robustes. Dans le projet “Santés et Territoires”, des living-labs ont été implémentés à Mbane et Keur Momar Sarr et ce dispositif sera étendu à d’autres projets durant UMMISCO 4.