Comment rédiger votre description de projet pour le formulaire T661

Décrivez votre entreprise et fournissez des renseignements sur vos activités commerciales.

Notre entreprise produit des fraises depuis plus de 30 ans. Le propriétaire travaille à temps plein à la ferme et nous avons d’autres employés. Un agronome travaille à contrat pour soutenir la production commerciale et les projets de recherche et de développement. Nous cherchons continuellement des moyens d’améliorer notre production de fraises.

Quel était l’objectif des travaux que vous voulez demander?

Nos employés ont observé des symptômes de pourriture noire des racines (PNR) dans certains de nos champs au cours des deux dernières années de production. Cette maladie n’avait pas été observée auparavant sur notre ferme. Un laboratoire a confirmé le diagnostic.

Notre objectif était de comprendre les variations de l’occurrence des symptômes de la PNR entre les champs de notre entreprise. Nous voulions aussi déterminer les pratiques culturales à utiliser pour contrôler cette maladie sans recourir aux pesticides conventionnels.

Expliquez pourquoi les solutions/connaissances disponibles ne répondaient pas à vos besoins.

Nous avons consulté nos employés et notre agronome et nous avons fait des recherches dans la littérature sur Internet. Nous cherchions des renseignements pour mieux comprendre les variations d’occurrence de la PNR dans nos différents champs et déterminer les pratiques culturales à adopter pour répondre à nos besoins. Nous avons constaté que l’information sur le sujet ne mentionnait pas les variations quant au développement de la maladie dans les champs d’un même secteur. De plus, les solutions disponibles étaient toutes liées au contrôle de la PNR par l’application de pesticides conventionnels. Elles ne nous permettaient donc pas d’atteindre notre objectif d’avoir des solutions pour une production biologique.

L’agronome a analysé les données préliminaires collectées par nos employés. Cette analyse a démontré que les symptômes de la PNR étaient liés à des champs particuliers plutôt qu’à des cultivars de fraises. Nous n’avons pas pu expliquer pourquoi la maladie se développait dans certains champs en particulier. Nous voulions expliquer cette observation et déterminer la manière dont ces nouvelles connaissances pourraient être utilisées pour réduire l’occurrence de la PNR dans nos champs sans utiliser de pesticides conventionnels.

Décrivez les idées que vous avez proposées et qui ont servi de point de départ pour surmonter vos obstacles.

Nous avons décidé de travailler avec un chercheur spécialiste des maladies de la fraise. Nous lui avons décrit nos observations sur la présence de la PNR dans les fraisiers de certains de nos champs. Le chercheur a ensuite émis une possible explication sur les variations de développement de la maladie d’un champ à l’autre.

Pour valider cette explication potentielle, nous avons formulé deux idées. La première était la suivante :

• La population microbienne de sols dans les champs où les plants ne présentent pas de symptômes de PNR est plus importante et plus diversifiée que celles des sols provenant de champs où les plants présentent d’importants symptômes de PNR.

La deuxième idée était la suivante:

• Cette population microbienne plus importante et plus diversifiée donne au sol une capacité naturelle de supprimer la PNR.

Décrivez les travaux faits pour surmonter les obstacles décrits à la ligne 242.

En collaboration avec le chercheur, nous avons élaboré un protocole pour un projet en trois parties.

Au cours de la première partie, nous voulions déterminer si l’agent pathogène du sol lié à la pourriture noire des racines était présent dans tous les champs de la ferme où l’on cultive des fraises. Nous avons analysé un ensemble représentatif d’échantillons de sol. Les résultats ont montré que l’agent pathogène était présent dans le sol de tous ces champs. Nous avions donc la confirmation que l’absence de symptômes de la PNR sur les plants de certains champs n’était pas attribuable à l’absence du pathogène. Nous voulions ensuite valider si les micro-organismes de ces sols pouvaient avoir une influence sur l’infection des fraisiers.

L’objectif de la deuxième partie du projet était de caractériser les micro-organismes des sols de nos champs. Le chercheur a effectué une analyse microbienne complète d’un ensemble représentatif d’échantillons de sol dans un laboratoire universitaire afin d’en caractériser la composition en bactéries et en champignons. Les résultats ont montré que dans les champs où on n’avait observé aucun symptôme de la PNR sur les plants, le sol présentait une population microbienne importante et diversifiée comparativement aux champs où on avait observé des symptômes importants de la PNR. Ces résultats ont validé notre première idée. 

Le chercheur est ensuite passé à la partie trois du protocole pour valider notre deuxième idée sur la capacité de certains de nos sols à inhiber le développement de la PNR. Il a mené un essai dans une serre expérimentale avec des fraisiers cultivés en pots, chacun rempli d’un sol provenant de l’un des champs de notre ferme. Il a inoculé l’agent pathogène dans chaque pot et il a comparé le développement de la PNR chez les fraisiers selon les différents sols. Les résultats ont montré que les symptômes n’apparaissaient que chez les plants cultivés dans les sols à faible diversité microbienne. Nous venions de valider notre deuxième idée, soit que les sols à forte diversité microbienne suppriment l’agent pathogène lié à la PNR, tandis que les autres sols sont propices au développement de l’agent pathogène.

Quelles données ou quels commentaires avez-vous recueillis?

• Analyses du sol de nos champs pour identifier l’agent pathogène lié à la PNR
• Analyse microbienne complète des sols de nos champs : identification et quantification des bactéries et des champignons
• Symptômes de la PNR sur les fraisiers cultivés en pots

Décrivez l’avancement des connaissances scientifiques que vos travaux vous ont permis de réaliser.

Nous avons acquis des connaissances sur les caractéristiques du sol en matière de densité, de composition et de diversité microbienne qui permettent d’inhiber le développement de la PNR. Nous pouvons maintenant expliquer que les différences dans le développement de la PNR sont attribuables aux capacités suppressives des sols de certains de nos champs.

Nous pouvons maintenant profiter de ces nouvelles connaissances et éviter de recourir aux pesticides conventionnels. À l’avenir, une simple analyse microbienne du sol nous permettra :

• d’identifier les champs où le sol inhibe le développement de la PNR chez les fraisiers; et
• de cultiver la bonne plante dans le bon champ, selon la capacité suppressive des sols

Décrivez votre entreprise et fournissez des renseignements sur vos activités commerciales. 

Nous sommes spécialisés dans les médias sociaux. Nous avons développé notre plateforme de médias sociaux pour récompenser nos utilisateurs en argent en fonction de leurs contributions.

Quel était l’objectif des travaux que vous voulez demander?

Nous cherchions à élargir notre plateforme pour récompenser nos utilisateurs en cryptomonnaies. Pour avoir une meilleure part de marché, notre objectif était de développer une nouvelle cryptomonnaie (ccCoin) moins énergivore que les cryptomonnaies existantes.

Expliquez pourquoi les solutions/connaissances disponibles ne répondaient pas à vos besoins. 

Les cryptomonnaies reposent sur les réseaux Blockchain et utilisent des mécanismes de consensus pour valider les transactions financières. Le mécanisme de consensus de base, Preuve de Travail (PdT), garantit une répartition équitable des chances de minage, mais il pose un problème de consommation d’énergie global en raison de la redondance des opérations de validation.

Les améliorations apportées à la Pdt (par exemple, le recours à des bassins de mineurs), ou les mécanismes alternatifs (par exemple, Preuve d’enjeu - PdE), peuvent réduire le nombre d’opérations redondantes, mais engendrent un monopole en matière de chances de validation parmi les mineurs.

Nous souhaitions réduire d’au moins 30 % la consommation d’énergie globale sans nuire à l’équité entre les mineurs. Pour ce faire, nous avons pensé à bonifier PdT en ajoutant un comportement probabiliste pour limiter l’accès à la validation des transactions.

Nous avons constaté que le mécanisme de retrait, utilisé dans les réseaux LAN sans fil pour le contrôle d’accès au canal, pourrait être un candidat idéal pour un tel objectif. Ce mécanisme utilise des temporisateurs aléatoires pour répartir l’accès au canal de manière distribuée tout en réduisant les collisions. Globalement, tous les nœuds ont une chance égale d’accéder au canal. Aussi, ce mécanisme s’adapte très bien à la congestion.

Décrivez les idées que vous avez proposées et qui ont servi de point de départ pour surmonter vos obstacles.

Notre idée était de transposer un tel comportement dans Blockchain. Une collision (transmission concurrente) dans un réseau LAN sans fil se traduit par des validations redondantes dans Blockchain. Cependant, il n’est pas possible d’utiliser le mécanisme de retrait tel quel à Blockchain car, dans les réseaux LAN sans fil, ce mécanisme est conçu pour partager l’accès à un seul canal, alors que dans Blockchain, plusieurs validations de transactions peuvent avoir lieu simultanément. De plus, après la validation d’une transaction, il n’est plus nécessaire que le mécanisme de retrait soit associé à cette transaction.

Par conséquent, il était incertain si les principes du mécanisme de retrait pourraient s’adapter à la nature des réseaux Blockchain et atteindre l’objectif de réduction de la redondance tout en conservant une équité entre les nœuds lors du traitement des transactions.

Décrivez les travaux faits pour surmonter les obstacles décrits à la ligne 242. 

De septembre à janvier, nous avons réfléchi à la manière d’appliquer les principes du mécanisme de retrait au réseau global Blockchain. Une solution envisageable consistait à créer une variante du mécanisme de retrait. Ainsi, lorsqu’une nouvelle transaction serait prête à se faire valider, chaque ensemble de nœuds souhaitant valider cette transaction spécifique serait considéré comme un canal distinct et serait associé à un mécanisme de retrait précis. Donc, à un moment donné, plusieurs instances dynamiques du mécanisme de retrait s’exécuteront en parallèle. De plus, dans les réseaux LAN sans fil, le mécanisme de retrait dépend de la capacité de détection de porteuse pour exécuter ses opérations élémentaires de temporisation, ce qui signifie que les nœuds sans fil peuvent détecter une activité dans le voisinage. Dans Blockchain, qui repose sur la topologie pair-à-pair (P2P), il est impossible pour un nœud d’avoir une idée de l’activité des autres nœuds. Nous avons pensé à la façon dont nous pouvions émuler la fonctionnalité manquante de détection de porteuse dans le réseau P2P pour permettre aux mineurs d’être au courant des autres activités de minage. Cette capacité était essentielle à l’application des principes du mécanisme de retrait afin d’atteindre nos objectifs.

Notre idée consistait à créer des « régions » de mineurs leur permettant de détecter le niveau d’activités de minage dans leur voisinage (un nombre précis de sauts) et d’effectuer correctement les opérations de temporisation uniquement si l’activité est liée à la même transaction à valider. Il fallait déterminer la taille optimale du voisinage, car la propagation de ces informations dans un petit voisinage donnera lieu à une émulation moins précise de la détection de porteuse et donc à plus de collisions (respectivement un plus grand nombre de messages « overhead » au sein du réseau et des retards plus importants en raison du routage). Nous voulions valider par simulation l’efficacité de l’utilisation du mécanisme de réduction de retrait pour améliorer PdT. Nous avons appelé notre nouveau mécanisme de consensus Équité de travail (ÉdT). Nous avons conçu des modèles minimalistes de PdT et ÉdT et les avons mis en place dans un simulateur d’événements discrets à code source libre. Nous avons défini des paramètres à varier lors de la simulation, tels que le nombre de nœuds, le degré de dynamisme (arrivées/départs) du réseau P2P, le nombre d’opérations à valider, la taille du voisinage, etc. Nous avons également défini les mesures de rendement pour l’évaluation de ÉdT par rapport à PdT, tels que le nombre d’opérations de minage redondantes, la répartition du minage entre les nœuds et le nombre de messages « overhead ». Nous avons ensuite effectué de nombreuses simulations pour PdT et ÉdT. La simulation nous a permis de réduire le nombre total d’opérations de minage redondantes de 40 %, tout en maintenant une répartition équitable des chances de minage entre les mineurs. Le rendement en matière d’ÉdT commence à diminuer lorsque la taille du réseau Blockchain dépasse 200 000 nœuds.

De février à juin, nous avons modifié un logiciel client Blockchain à code source libre pour y inclure notre nouveau mécanisme en matière d’ÉdT. Par la suite, nous avons testé ce mécanisme en utilisant un petit réseau dans un environnement réel. Les résultats étaient similaires aux résultats des simulations, ce qui a permis de valider les modèles utilisés dans la simulation et de créer un modèle pour PdE et de réaliser des simulations pour comparer ÉdT à PdE sans avoir recours à des tests en environnement réel. Les travaux antérieurs relatifs à l’intégration de ccCoin à notre plateforme de médias sociaux et à l’évaluation des dispositifs de minage pour sélectionner la meilleure solution en matière de consommation d’énergie ne sont pas inclus dans la présente demande. 

Décrivez l’avancement technologique que vos travaux vous ont permis de réaliser.

Nous avons montré que les principes du mécanisme de retrait, utilisé pour le contrôle d’accès au canal dans les réseaux LAN sans fil pour réduire les collisions de trames, peuvent servir à réduire la consommation d’énergie dans Blockchain sans créer un monopole de minage.

Nous avons constaté que les instances dynamiques de ce mécanisme peuvent fonctionner en parallèle et obtenir les résultats souhaités. Aussi, il est possible de s’appuyer sur des informations partielles sur la validation des transactions dans les régions de mineurs pour émuler la capacité de détection de porteuse. En combinant les deux idées, il est possible de réduire le nombre d’opérations de minage dans le réseau global Blockchain.

L’analyse de nos résultats expérimentaux montre que nous pouvons réduire de 40 % le nombre d’opérations de minage redondantes tout en assurant une répartition équitable des chances de minage parmi les mineurs. Notre nouveau mécanisme, ÉdT, surpasse à la fois PdT et PdE.

Cependant, selon les résultats obtenus, notre mécanisme ÉdT ne s’adapte pas bien aux grands réseaux Blockchain (au-delà de 200 000 mineurs actifs) en raison de la non-convergence du mécanisme de propagation introduit pour émuler l’absence de capacité de détection de porteuse. L’augmentation du rayon de propagation pourrait éventuellement résoudre ce problème pour les réseaux peu dynamiques en matière d’arrivées et de départs.