在世界各地，食物系统，即“人类在空间和时间上组织自己获取和消费食物的方式”（Malassis，1994）正在经历由外部压力（气候变化、价值链组织）引起的深刻变化等）和内在因素（创新、农民数量减少等）。在五种因素的压力下，消费模式正在发生变化：(i) 人口和生活方式因素，(ii) 经济因素，(iii) 文化和价值因素，(iv) 技术因素和 (v) 监管因素（Blezat 咨询等等人，2017）。在全球范围内，“对粮食和农业未来的主要关注是了解这些系统是否能够在 2050 年及以后以可持续和有效的方式养活所有人，同时满足非粮食用途对农产品的额外需求” （粮农组织，2018a）。但是，虽然粮食安全是全球层面的首要关切，但粮农组织也强调了农业生态学 11，尤其是其大规模部署——包括小农场——也受到了粮农组织的重视（粮农组织，2018b）。保护家庭农业和活跃的农村结构有助于提高农业专业的吸引力，这是世界范围内发现的另一个问题。在法国，农业正在转向农业生态转型，以提高其抵御能力（适应气候变化）、减少对环境的影响（减少农药、抗生素、化肥等），尊重动物福利并确保农民获得体面的收入。

在粮食生产和消费模式发生这些重大变化的同时，另一个现象正在粮食系统中出现，就像在所有经济部门一样：数字技术的部署提供了“正在改变全球所有领域的流程和生活的多功能技术” ”（Scholz 等人，2018 年）。这被称为数字农业。

“数字农业”是指一种农业形式，除此之外，还指一种“使用信息和通信技术 (ICT) 的粮食系统：数据采集技术（卫星、传感器、连接对象、智能手机等）、数据传输和存储（3G/4G 覆盖、低速地面或卫星网络、云）和机载或远程处理（通过超高速通信访问的超级计算机）在农业生产及其生态系统的各个层面，无论是在农场（优化种植作业、畜群管理等）、支持服务（基于自动收集的数据的新农业咨询服务），或更广泛地在地域层面（水资源管理）或价值链中（增加种子等投入, 改善生产与市场之间的和谐等）”（Bellon-Maurel 和 Huyghe，2016 年）。重要的是要明确，现在对数字农业的定义已经达成全球共识，这基本上是基于“现场”收集的数据的倍增、人工智能的作用以及连接性和自动化。今天，这一共识不包括在实验室收集数据的基因组学。因此，我们故意不在本文中讨论该领域。结论将在这两个主题之间建立联系（特别是在收集非常精确的数据来表征环境的优势方面）。

大约 50 年前，数字技术首次用于农业（卫星，然后是计算能力、GPS 等），并且随着新的数据采集系统（哨兵卫星、连接对象和物联网 (IoT)、高速度表型分析、供应链可追溯性）和处理能力的爆炸式增长。“数字农业”一词是在 2000 年代初期创造的，而精准农业的概念自 1990 年代中期以来一直存在于文献中。数字农业的文章（期刊和会议）数量（标题、关键词和摘要中包含“数字农业”）停滞在每年不到 10 篇，直到 2017 年开始呈指数增长，2019 年发表了 59 篇（相比之下1000 篇关于精准农业的出版物），其中 6 篇发表在 NJAS（瓦赫宁根生命科学杂志）特刊中，2020 年发表了 94 篇。因此，即使在研究中，这一概念仍处于起步阶段。在政治领域，它在 2010 年至 2015 年间开始引起关注，专家报告和政治立场都支持农业数字技术的发展，无论是在美国（The Hale Group & LSC，2014）还是法国（“农业2015 年创新 2025”报告），欧洲（2019 年“欧洲农业和农村地区的智能和可持续数字未来”宣言），或世界其他地方（Dinash 等，2017 年；粮农组织，2019 年；经合组织, 2019)。在法国，数字技术、互联对象、精准农业和数据使用已被确定为农业领域和农业食品重整的关键技术（DGE，2019 年）。

农业食品链中数字技术的发展被证明是不可避免的，政府和专家经常将其视为为农业变革做出贡献的机会，以造福农民、消费者和整个社会。问题的核心是什么？像 INRAE 和 Inria 这样的研究机构如何伴随这一变化？

本白皮书旨在解决这些问题。近年来，它们已经在许多出版物中有所涉及，但它们仍然是少数白皮书（最广泛的例子是 Isaac 和 Pouyat，2015 年和 Scandurra 等人，2020 年等）。本白皮书的独创性是研究数字技术将在多大程度上可以为生态农业做出贡献，以及研究如何朝着这个方向发展。它还将尝试回答以下问题：为了理解、掌握、准备和支持数字技术在农业和食物链中的部署，必须解决哪些研究问题，同时考虑到它将改变部门和他们的生态系统，旨在为农业、农民和公共利益服务？我们选择专注于研究需求而不是涵盖创新领域，创新领域非常活跃，有许多初创公司，因此非常不稳定，这意味着其发表的论文很快就会过时。特别是，我们将研究数字技术在农业生态学和可持续粮食系统发展中可以发挥的作用。通过本文，我们旨在提供对游戏状态的概述并提出路径，我们希望这些路径将引领我们共同走向负责任的数字农业研究和创新（Owen 等人，2012 年）。

白皮书的结构如下：首先，它提出了农业和粮食生产链转型的挑战，然后概述了现有技术和现有技术。最后，它从广义上探讨了数字技术提供的机遇以及与数字农业失控发展相关的风险。最后，核心思考强调了发展未来数字农业中出现的技术问题和挑战，特别是那些可以动员我们两个研究所的研究团队的问题和挑战。