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9
Jul

Agricultura 4.0: como o cultivo digital está revolucionando o futuro da indústria alimentícia

O próximo passo na alimentação da população mundial, que está crescendo rapidamente, envolve tratores autônomos, plantio de precisão e sensores de internet das coisas para quantificar a agricultura de vastas novas maneiras.

No Tennessee, os proprietários de uma fazenda que data de meados do século XIX estão mudando dramaticamente sua maneira de cultivar. Drones, imagens de satélites e cultivo de precisão são parte da tecnologia que está sendo usada para melhorar os custos, a produção e outros fatores chave na Crafton Farms, de 2.500 acres, em Portland, TN.
A tecnologia está mudando o mundo, e a agricultura está acompanhando esse movimento. A introdução de tudo, desde equipamentos agrícolas automatizados até uma vasta matriz de sensores de internet das coisas (IoT), que medem a umidade do solo, e drones que monitoram a lavoura tem mudado os negócios do campo. Alguns especialistas até mesmo chamam esse movimento de “Agricultura 4.0” – termo usado pelo World Government Summit.
A agricultura digital é mais eficiente e sustentável que era no passado. Em uma fazenda digitalizada, inteligente, as culturas crescem usando agricultura de precisão, tratores podem ser autônomos, a colheita pode ser determinada por imagens digitais dos campos, e o fazendeiro tipicamente trabalha com um agrônomo para providenciar know-how.
Alguns dos lugares liderando esta revolução incluem:
  • Purdue University, em West Lafayette, Illinois, no Agronomy Center for Research and Education (ACRE), que está constantemente acessando maneiras melhores de cultivo para melhorar a produção e a eficiência, com sensores coletando 1,4 petabytes de dados diariamente.
  • Land O’Lakes está enviando especialistas em tecnologia de sua subsidiária, WinField United, para mostrar a cooperativas no Tennessee técnicas melhores de cultivo.
  • Fazendas indoor como a Plenty, em San Francisco, e Jones Food, na Europa, estão cultivando em racks verticais dentro de instalações intensivas que reduzem significativamente a pegada de carbono necessária para produzir comida.

Alimentando 9 bilhões de pessoas

Com previsão de mais de 9 bilhões de pessoas compondo a população mundial até 2050, encontrar uma maneira melhor e mais inteligente de produzir comida é essencial.
Patrick Smoker, líder de departamento e diretor sênior de TI das faculdades de Agricultura, Tecnologia da Informação e Medicina Veterinária da Purdue University, disse, “nossa linha base é realmente alimentar o mundo. Para fazer isso, para alimentar as nove milhões de pessoas estimadas até 2050, temos que incrementar significativamente a produtividade.”
Na Purdue isso significa encontrar soluções que aumentam a produtividade para os fazendeiros.
“Como em muitos outros mercados verticais, a tecnologia tem um grande papel,” diz Smoker. “Essa tecnologia, se você pensar a respeito, está analisando qualquer traço observável numa planta, que chamamos de fenômeno. Como se faz isso? Você o faz com sensores de todos os tipos. Você o faz com tudo desde dispositivos portáteis que medem a cor de uma planta até VANTs [veículos aéreos não tripulados] que voam capturando informações LIDAR e imagens hiperespectrais, já que esses espectros de cor fornecem informações.”

O papel do big data na agricultura

Em Purdue, em uma fazenda de pesquisa de 1.408 acres, sensores IoT mostram o que as plantas estão revelando através de suas respostas moleculares e como isso impacta no seu crescimento e cor.
“Nosso trabalho é entender o que cada fator, seja água, fertilização, tipos de solo, etc., qualquer que seja, necessitamos saber que impacto eles têm sobre a planta, em termo de valor nutricional, já que temos que melhorar o valor nutricional para a mesma quantidade de biomassa atual se vamos alimentar o mundo,” disse Smoker.
Ele acrescentou, “se você põe tudo isso junto em duas áreas específicas, há o lado de gestão da fazenda, que usa tecnologia para ajudar os fazendeiros a tomar decisões embasadas e gerenciamento em termos de alta produtividade com baixos insumos; e toda maneira de pesquisar, que significa que você está coletando, analisando, visualizando, modelando e fazendo todos os cálculos que precisam estar por trás disso.”
“Estamos falando de big data, conectando tudo, bem como nosso mercado consumidor. Nossos refrigeradores, nossas lâmpadas, etc., estão todos conectados hoje, e o mesmo vale para os implementos nas fazendas; e mesmo as plantas por si só um dia estarão conectadas com sensores embutidos ou contando sua história através de imagens, ou de alguma outra forma de milhares. Esta é a totalidade do que estamos tentando fazer, e a tecnologia desempenha muitos papéis nisso,” disse Smoker.
Uma das primeiras coisas que a Purdue teve que fazer foi instalar conectividade Wi-Fi nos 1.408 acres de campos para coletar os dados. Então eles trabalharam com a Aruba, uma companhia da Hewlett Packard Enterprise, para entender os desafios e imaginar como projetar uma solução nessa magnitude.
Foi necessário ter Wi-Fi para os veículos e sensores, como o PhenoRover, da ACRE. “Estamos trabalhando para que seja autônomo, mas agora é um veículo tripulado e está coletando todas as informações e, se quisermos enviá-las em tempo real para os computadores, por exemplo necessitamos de conectividade para isso,” explicou Smoker.
“E então imagine uma máquina que percorre os campos coletando toda essa informação e mandando para algum lugar, os cálculos acontecendo automaticamente, criando um fluxo de dados que passa por todos os seus algoritmos, se transformam e ao final o pesquisador pode visualizar todos esses dados ou os dados modelados… se trata dessa oportunidade de coleta de dados e toda a rede de transporte, tradução e seu uso,” disse Smoker.
Land O’Lakes ensina cooperativas de fazendeiros a usar o sistema Answer Plot, da WinField, que funciona como data warehouse para informações da lavoura. A ferramenta R7, que é parte do sistema, coleta dados de 200 campos específicos ao redor dos Estados Unidos para prover dados sobre quais culturas híbridas serão melhores em certas áreas.
A Crafton Farms usa tecnologia de satélites para aumentar a eficiência em relação aos custos.
Austin Crafton foi um pioneiro no uso de imagens de satélites, na fazenda de seu pai. Ele disse que sua família tem plantado nos mesmos campos desde meados do século XIX, e da mesma maneira que seus ancestrais até que essa nova tecnologia foi adicionada.
A maneira como a família Crafton decidiu adicionar tecnologia foi bem tradicional – Austin implorou a seu pai para experimentar algo novo. Agora que os produtores vizinhos veem os lucros da implementação de tecnologia, eles também estão considerando fazê-la, disse Austin.
Andrew Laney, líder sênior de gestão de tecnologia da WinField e Land O’Lakes, disse que esse tipo de resposta é muito comum na agricultura. É uma indústria tradicional, e fazendeiros detestam mudar a maneira como eles cuidam de suas plantações, mas uma vez que veem seus vizinhos fazendo algo que funciona, há muito mais probabilidade de que adotem a mesma técnica.
Nas fazendas Crafton, Austin, que toca o negócio que seu pai, Johnny Crafton, se senta com uma xícara de café pela manhã e usa o iPad para rever as imagens de satélite e decidir quais campos necessitam de atenção naquele dia; áreas danificadas são destacadas nas imagens. Com mais de 40 campos, seria impossível percorrer cada linha de cada um deles todos os dias, mas com o apontamento de quais campos podem estar com problemas, Crafton pode se limitar a um punhado e visitá-los.
“Então, se você está vendo uma imagem de satélite, e notou um ponto vermelho no meio daquele campo, pode se dirigir até lá e ter certeza de que está naquele ponto em particular. A partir daí, o agrônomo assume,” diz Laney.
No passado, fazendas tinham que enviar batedores para ver cada campo, o que não revelava o que estava acontecendo bem no meio de um terreno grande demais.
Uma vez que um problema é identificado, o fazendeiro pode determinar como tentar reparar os danos, que podem ter sido causados por muita chuva, ou assumir que aquela área está perdida e parar de gastar dinheiro nela. Considerando que fertilizantes são caros, é melhor evitar gastar dinheiro num campo que não produzirá uma lavoura saudável.
“Se nós soubermos que um campo não vai atingir os custos de produção, podemos reduzir um pouco os gastos ali e adequá-los ao que pensamos que o solo vai produzir,” disse Laney.
Comparar os campos atuais com os dos anos anteriores nos permite também maior precisão na análise de dados.
Drones vêm a calhar quando os fazendeiros necessitam ver o campo como uma totalidade sem percorrer longas distâncias.
“Por exemplo, se um desses campos tem 200 acres, caminhar num milharal na altura do peito ou da cabeça é difícil, e nessa época do ano é muito quente, e é aí que o drone começa a te deixar muito mais eficiente,” disse Laney. “Se você sabe que essa lavoura tem um problema, e você sabe que é nos fundos da terra, pode pegar o drone, voar por lá, fazer imagens instantâneas do que está acontecendo e ver bem de perto. Se é algo que você pode identificar pelas imagens, não precisa realmente andar até lá. Torna todos mais eficientes.”

O benefício da agricultura precisa

Tecnologia é usada na agricultura de precisão para criar modelos de cultura. A WinField começou a oferecer um modelo de cultivo em 2018 que usa sensoriamento remoto. O fazendeiro simplesmente conecta informações como o tipo de solo, quanto fertilizante foi usado e que dia foi plantado. O software cria um modelo da lavoura e dá ao fazendeiro informações sobre quando esperar que ela esteja num determinado estágio de crescimento, e o que é esperado que se produza,” disse Laney.
Esse tipo de tecnologia pode reduzir os custos de US$15 a US$20 por acre, o que é significativo quando o fazendeiro, como os Craftons, trabalha com milhares de acres.
Enquanto as contas são fáceis, continua difícil conseguir que alguns fazendeiros adotem novas tecnologias. “Você tem que levar a tecnologia até eles, e mostrar para eles, e muitas vezes vai ter uma negativa porque é diferente da maneira como eles sempre o fizeram,” Laney disse.
“Uma das tecnologias que muitos fazendeiros usam agora e que foi estranhada 15-20 anos atrás é a amostragem em grade. Amostras de solo em uma grade, ao invés de tomar uma amostra a cada cem hectares de área, que mostram que fertilizante você deveria colocar. Agora eles vão usar GPS, colocar a grade no campo e tirar de pontos individuais. Aí você terá cerca de 30 a 40 amostras em um campo de cem acres,” explicou.
Agora fazendeiros conectam essa informação em um software que dá a eles informações de quanto fertilizante é necessário pra um local específico, ele disse.

Sensores IoT no campo

Os sensores IoT são usados na Purdue para coleta do big data supramencionado e criação de plantas melhores.
Usamos muitos sensores no campo. Então gravamos coisas típicas que uma estação meteorológica de um aeroporto pode registrar, como temperatura do ar, velocidade do vento, precipitação, mas também podemos registrar o amonte de energia solar que estamos recebendo, já que o sol é o motor da fotossíntese,” Jim Beaty, superintendente do Purdue Agronomy Center, disse. “Nós vamos registrar a atividade fotossintética individual das plantas. Queremos criar plantas muito eficientes na captura de energia solar, e com as características que tivermos interesse.

Pesquisa no incremento da produção da lavoura e mais na Purdue

Na Purdue University, o Agronomy Center for Research and Education tem uma fazenda de testes que serve como laboratório e instalação de pesquisa. A equipe de pesquisadores estuda genética e genoma tanto quanto a produção da lavoura e assuntos ambientais.
A adição de tecnologia tem acelerado a produção agrícola nos últimos anos, de acordo com Beaty.
“Estamos meio que entrando numa nova fase onde muito da tecnologia está indo para a genética das plantas. O que podemos fazer para incrementar a lavoura geneticamente? E em função disso estamos também utilizando muitas outras tecnologias, como GPS para gravar a produção dos campos, ou onde fazemos tratamentos [para melhorar a lavoura]. E então no lado da pesquisa, estamos utilizando tecnologia para nos ajudar a identificar plantas que têm valor para os criadouros, para assim podermos desenvolver características úteis nas plantas mais rapidamente,” Beaty explicou.
A fazenda de testes da Purdue é um lugar único porque, Beaty diz, “essa fazenda em particular foi selecionada por estar situada bem onde uma excelente floresta temperada que se estende desde o Oceano Atlântico se encontra com a Grand Prairie. A Grand Praire é uma relva alta que se estende a partir daqui passando por todo caminho através do Nebraska até Saskatchewan, Canadá, e dos arredores de Ozarks até o Texas. Então dois ecossistemas completamente diferentes se juntam nesse lugar, fazendo com que nossos solos sejam muito diferentes de cada lado da fazenda, sejam eles desenvolvidos sob o manto de folhas de uma floresta ou sob a grama da pradaria.”
Beaty também disse, “usamos tecnologia para aumentar a eficiência da agricultura, a precisão, a segurança do suprimento de alimentos que sai. Agora temos instrumentos de registro e assistência de plantio. Podemos registrar onde plantamos os itens e onde colocamos os pesticidas. Podemos provar onde não pusemos pesticidas com nossos dispositivos de gravação. Podemos usar essa tecnologia para criar um histórico de nossa produção agrícola, e realmente esperamos que para os consumidores que querem saber de onde vem sua comida, então podemos reconstituir todo o caminho de onde ela veio até o campo.

Como drones conduzem a uma agricultura mais inteligente

“Como agrônomo, estou interessado nas plantas que têm maior valor pra mim,” disse Beaty. “Se tenho 10.000 plantas em campo no meu programa de reprodução, eu poderia ter muita gente lá tomando notas todos os dias ou uma vez por semana, contudo se uso instrumentos para me ajudar a identificar como as plantas estão crescendo, sobrevivendo e como está sua saúde, posso usar um dispositivo de gravação para fazê-lo.”
“Não me importa como esse dispositivo vai viajar pelo terreno. Em outras palavras, um estudante pode ter um bastão de selfie com um dispositivo de gravação na ponta, andando sobre cada planta, ou poderíamos ter um dispositivo voando sobre as terras, como um drone ou um veículo aéreo não tripulado. Poderíamos ter instrumentos em um Cessna ou num satélite. Podemos coletar informações de muitas maneiras. Estamos trabalhando com os engenheiros da Purdue para nos ajudar a determinar o que será a maneira melhor e mais eficiente de coletar nossos dados,” ele explicou.
O jeito de fazer com que os agricultores comprem essa tecnologia é fazer valer a pena, o aumento da produção da lavoura e redução dos custos são as chaves para atrair sua atenção.
Beaty disse, “você sempre tem que ter produção, mas muitas das tendências que podemos buscar talvez sejam de adição de valor. Podemos ser capazes de melhorar o nível de vitamina das plantas nas quais aquela companhia está interessada. Temos trabalhado na modificação de um amido em uma planta individual de milho e, talvez quando for processado se torne um produto melhor para o processador. Estamos sempre tentando criar valor.”
Smoker concordou, e disse, “temos de mostrar valor. Entretanto dados fazendeiros talvez sejam resistentes a mudar porque eles têm uma prática conhecida que gera um resultado conhecido, a proposição de valor aqui é diminuir seus custos de insumos, aumentar a produção, diminuir a mão-de-obra, ou melhorar o valor do produto.”
Beaty disse, “a melhor coisa sobre o sistema universitário na América é que nós estamos fazendo uma pesquisa imparcial, ciência para ajudar a avançar aquela tecnologia e provar que é mais produtiva e segura. A sociedade sempre vai ter que responder aquelas questões: é seguro? É moral? Tem valor?”

 

Sobre o artigo

Este artigo é uma tradução livre do original Agriculture 4.0: How digital farming is revolutionizing the future of food.
Autor: Teena Maddox on December 12, 2018
Photo by Joao Marcelo Marques on Unsplash

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