Evelyne Lutton, Erik van der Linden, Monique A.V. Axelos, Paul Bourgine, Alberto Tonda, Mechthild Donner, Nathalie Perrot, Harald G.J. van Mil, Sophie Martin, Isabelle Alvarez, Hugo de Vries, Génie et Microbiologie des Procédés Alimentaires (GMPA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech, Institut des Systémes Complexes de Paris-Ile-de-France (ISCPIF), Ingénierie des Agro-polymères et Technologies Émergentes (UMR IATE), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), ISCPIF (Institut des Systèmes complexes Paris Ile de France, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), TI Food and Nutrition, Marchés, Organisations, Institutions et Stratégies d'Acteurs (UMR MOISA), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro), Laboratoire d'ingénierie pour les systèmes complexes (UR LISC), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), DECISION, Laboratoire d'Informatique de Paris 6 (LIP6), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratory of Physics and Physical Chemistry of Foods, Wageningen University and Research [Wageningen] (WUR), Unité de recherche sur les Biopolymères, Interactions Assemblages (BIA), AgroParisTech-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Wageningen University and Research Centre [Wageningen] (WUR), Mathématiques et Informatique Appliquées (MIA-Paris), Institut des Systèmes Complexes - Paris Ile-de-France (ISC-PIF), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (UP1)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Curie [Paris]-École polytechnique (X), and École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (UP1)-École polytechnique (X)-Institut Curie [Paris]-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
International audience; Background: Agri-food is one of the most important sectors of the industry in Europe and potentially a major contributor to the global warming. Sustainability issues in this context pose a huge challenge for several reasons: the variety of considered scales, the number of disciplines involved, the uncertainties, the out-of-equilibrium states, the complex quantitative and qualitative factors, the normative issues and the availability of data. Although important insight and breakthroughs have been attained in different scientific domains, an overarching and integrated analysis of these complex problems have yet to be realized.Scope and Approach: This context creates huge opportunities for research in interaction with mathematical programming, integrative models and decision-support tools. The paper propose a computational viewpoint including questions of holistic approach, multiscale reconstruction and optimization. Some directions are discussed.Key Findings and Conclusions: Several research questions based on a mathematical programming framework are emerging: how can such a framework manage uncertainty, cope with complex qualitative and quantitative information essential for social and environmental considerations, encompass diverse scales in space and time, cope with a multivariable dynamic environment and with scarcity of data. Moreover, how can it deal with different perspectives, types of models, research goals and data produced by conceptually disjoint scientific disciplines, ranging from physics and physiology to sociology and ethics? Building models is essential, but highly difficult; it will need a strong iterative interaction combining computational intensive methods, formal reasoning and the experts of the different fields. Some future research directions are proposed, involving all those dimensions: mathematical resilience, human-machine interactive learning and optimization techniques. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.