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Pesquisa contribui para transformação digital da agricultura brasileira

Redação23 de abril de 202031min0
AgronegocioEmbrapa
Embrapa investe no desenvolvimento de soluções tecnológicas digitais

Tornar a agricultura cada vez mais conectada é um dos principais desafios da pesquisa agropecuária. As tecnologias digitais são a grande aposta para a transformação da agricultura brasileira. Com base em conteúdo digital, tecnologia de ponta e conectividade, características da era digital, em breve as fazendas inteligentes integradas farão parte do dia a dia do produtor brasileiro.

Pesquisas em inteligência artificial, aprendizado de máquina, automação e robótica, blockchain (corrente de blocos) e criptografia para rastreabilidade, internet das coisas (IoT, na sigla em inglês) – que permite a comunicação entre máquinas, plataformas digitais, processamento em nuvem e visão computacional são alguns exemplos de estudos que a Embrapa desenvolve, em parceria com universidades, institutos de pesquisa e o setor privado, com foco na agricultura digital.

Sensores, drones, aplicativos, softwares e sistemas de gestão, imagens de satélites, tratores, pulverizadores e colheitadeiras automáticas já são realidade no meio rural. Mas com a geração cada vez mais intensa de dados e informações, serão necessárias novas tecnologias de informação e comunicação, as TIC, para analisar tudo isso, interpretar e trazer soluções integradas que ajudem o produtor a tomar decisões rapidamente e com menor custo, de acordo com a chefe-geral da Embrapa Informática Agropecuária (Campinas, SP), Silvia Massruhá.

As tecnologias disruptivas têm um potencial imenso de aplicações em todas as atividades, passando pelo plantio, manejo, colheita e pós-colheita. Elas abrangem todas as etapas do processo produtivo, desde a pré-produção, conhecida no setor agro como “antes da porteira”, passando pela produção, ou “dentro da porteira”, até a pós-produção, chamada de “depois da porteira”. Incluem sensores para análise do solo, estações agrometeorológicas automatizadas, imagens de satélites de alta resolução para monitoramento agrícola e florestal, sistemas e aplicativos voltados à estimativa de produtividade, rastreabilidade e certificação dos produtos agrícolas.

Os benefícios podem abranger todas as cadeias produtivas agrícolas, com a incorporação de inovações e a interação entre os elos das cadeias, impactando os produtores rurais, fabricantes de insumos, processadores, distribuidores e consumidores. “O processo de transformação digital nas propriedades rurais não é mais uma opção, é um caminho imprescindível para tornar a agricultura brasileira mais competitiva e com maior agregação de valor”, afirma o pesquisador da Embrapa Informática Agropecuária Edson Bolfe.

Além de aumentar a produtividade agrícola, com a significativa redução de custo e de tempo dos processos, as tecnologias digitais garantem a sustentabilidade e criam novas oportunidades de trabalho no campo, trazendo impactos econômicos, sociais e ambientais. A agricultura digital ajuda a diminuir os custos, agrega valor à produção e otimiza o uso dos recursos naturais, enfatiza Bolfe. O consumidor também se beneficia com maior transparência do processo e controle de qualidade dos produtos, a partir das técnicas de rastreabilidade, que permitem acompanhar desde a origem dos alimentos até a comercialização.

“As soluções digitais devem resolver os problemas reais da produção para posicionar a agricultura tropical a um novo patamar”, ressalta o pesquisador da Embrapa Instrumentação (São Carlos, SP) Ricardo Inamasu. “A agricultura tropical, e em especial na região de cerrados, apresenta características que requerem soluções específicas: grandes áreas, como talhões na ordem de 200 hectares, operação de máquinas em frotas – cerca de três a cinco máquinas em um talhão – e colheita de duas safras anuais ou mais. Essas características geram problemas que demandam soluções que não se pode importar de outros países”, explica.

No manejo florestal, a adoção de tecnologias digitais tem modificado a realidade da atividade, facilitando a realização de etapas, com redução de esforços e agilidade e maior precisão nos processos de mapeamento de áreas. Os drones, por exemplo, permitem conhecer detalhadamente a floresta, em uma perspectiva aérea, possibilitando a realização de inventários semiautônomos a partir do uso de ferramentas de alta precisão e algoritmos para segmentação e geolocalização automática das árvores. Junto a outras tecnologias automatizadas, como o Modelo Digital de Exploração Florestal (Modeflora) e Lidar (Light Detection and Ranging), esses equipamentos integram o chamado “manejo florestal 4.0”, um novo conceito de produção florestal baseado na automação, geração, transmissão e tratamento de dados precisos na atividade.

Segundo o pesquisador da Embrapa Acre (Rio Branco) Marcus Vinícios D’Oliveira, um dos principais desafios do inventário em florestas tropicais nativas ainda é a localização de árvores de interesse comercial, devido a dificuldades como a transposição de cursos hídricos e visualização dessas espécies em função da densa vegetação.

“Com uso de drones é possível mapear previamente a copa das árvores e coletar informações que facilitam essa localização, contribuindo para a avaliação do potencial de exploração de madeira e para uma produção sustentável. Além disso, essas ferramentas podem ser ajustadas para ajudar no reconhecimento nominal de espécies madeireiras, trabalho essencial para ampliar o conhecimento sobre os recursos florestais da Amazônia”, ressalta o pesquisador.

O que vem por aí

A agricultura digital não é resultado só do uso das TIC, conta Silvia, mas das convergências tecnológicas entre a biotecnologia, a nanotecnologia e a tecnologia da informação e da ciência cognitiva, e entre as geotecnologias, agricultura de precisão e internet das coisas. Envolve conhecimento de áreas multidisciplinares e dos mais diversos especialistas, como meteorologistas, cientistas da computação, matemáticos, estatísticos, biólogos, bioinformatas e outros profissionais, além dos tradicionais agrônomos.

Entre os projetos de pesquisa que a Embrapa Informática Agropecuária desenvolve na área de inteligência artificial e aprendizado de máquina, está o EcontaFruto, que em parceria com o Fundo de Defesa da Citricultura (Fundecitrus) busca automatizar a contagem de frutos em laranjais. Com a Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), a partir de técnicas de visão computacional, pesquisadores também estão recriando plantas tridimensionais em laboratório e testando algoritmos (códigos de programas de computador) para identificação de culturas agrícolas. Esses resultados visam estimar volume e peso dos frutos, apoiando estimativas de safra e monitoramento de pragas e de deficiências nutricionais.

Outra pesquisa inovadora, financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), usa drones para contagem de gado; a metodologia poderá contribuir para monitoramento do peso e da saúde animal. O Swamp (Smart Water Management Platform) usa a internet das coisas (IoT) para criar uma plataforma inteligente de gerenciamento de água em irrigação de precisão, em parceria com a União Europeia e coordenação da Universidade Federal do ABC (UFABC).

Tecnologias baseadas em IoT também serão testadas em fazendas-piloto produtoras de grãos, leite e em áreas de Integração Lavoura-Pecuária-Floresta (ILPF), num projeto em fase final de aprovação pelo Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES). Sistemas inteligentes que combinam tecnologia espacial integradas a sistemas informatizados aplicados à agricultura são o foco da parceria da Empresa com a Visiona Tecnologia Espacial. As tecnologias geradas vão permitir avanços no mapeamento e monitoramento de áreas de produção agrícola e pecuária, além de áreas de conservação e ecossistemas ambientais.

Com a Cooperativa dos Plantadores de Cana do Estado de São Paulo (Coplacana), são realizados trabalhos de pesquisa e desenvolvimento de soluções tecnológicas de inovação para ampliar a competitividade, produtividade e a sustentabilidade da cadeia produtiva da cana-de-açúcar. Também haverá um sistema de rastreabilidade usando a tecnologia blockchain, e a organização, processamento e disponibilização em nuvem de imagens de satélite de alta resolução para análises de lavouras de cana-de-açúcar.

O Centro de Pesquisa em Genômica Aplicada às Mudanças Climáticas, parceria entre a Embrapa e a Unicamp, desenvolve estudos em engenharia genética e edição gênica para adaptação de culturas agrícolas a condições de altas temperaturas, deficiência nutricional e hídrica impostas pelas mudanças climáticas, com o objetivo de gerar ativos biotecnológicos.

O Laboratório Multiusuário de Bioinformática da Embrapa desenvolve e usa ferramentas de bioinformática e computação de alto desempenho para analisar, interpretar e modelar grande quantidade de dados, especialmente relacionados a recursos genéticos, biotecnologia e melhoramento genético de espécies de interesse agrícola. Atua na geração de soluções nas áreas de expressão gênica, marcadores moleculares, evolução, e modelagem de sistemas biológicos, por exemplo.

A Embrapa Instrumentação destaca-se por desenvolver novos métodos, sensores e equipamentos que produzem dados de forma mais rápida, com maior confiabilidade e economicamente mais viável, ou seja, os instrumentos que viabilizam a agricultura digital na agropecuária. Para contribuir de forma a atender mais rapidamente às demandas da agricultura 4.0, o centro temático realiza parcerias com startups e empresas de diversos segmentos, especialmente no modelo de inovação aberta, no qual o parceiro já participa do projeto de pesquisa em sua fase inicial.

“Contamos com uma equipe de alta qualificação e diversidade de perfis, inclusive, em parceria com universidades como a USP e a Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), com as quais criamos uma Unidade Mista de Pesquisa em Automação para Sustentabilidade Agropecuária; além disso, temos a infraestrutura do Laboratório de Referência Nacional em Agricultura de Precisão (Lanapre), único nesse modelo no País”, afirma o chefe-geral da Embrapa Instrumentação, João de Mendonça Naime.

A coprodução viabiliza o desenvolvimento de metodologias adaptadas aos sistemas de produção típicos da agricultura brasileira, conforme Inamasu. “Estamos de forma inédita no cerrado brasileiro realizando a coprodução de conhecimentos entre a Embrapa e Instituto Mato-grossense do Algodão (IMAmt) com seus associados como grupo Amaggi, Scheffer e sementes Petrovina, de forma interativa”, conta. “Os dados estão sendo massivamente obtidos por meio da agricultura de precisão e armazenados em plataformas digitais. As informações estão sendo construídas por meio de metodologias de extração de conhecimentos dos dados armazenados em bancos. São esses conhecimentos digitais que ensinarão as máquinas inteligentes do futuro a auxiliar os produtores da próxima agricultura”, acrescenta.

Ainda em relação aos veículos aéreos não tripulados, a startup Bem Agro e a Embrapa Instrumentação se uniram para desenvolver sistemas automatizados aplicados à agricultura de precisão, visando ao planejamento, controle e monitoramento de doenças e pragas em diversas culturas, entre elas, milho e cana-de-açúcar. A solução tecnológica, com prazo de execução de dois anos, tem o apoio da Fundação de Apoio à Pesquisa e ao Desenvolvimento (Faped).

Além dessas iniciativas de pesquisa, outros projetos em desenvolvimento, alguns em fase final, já com provas de conceito realizadas e protótipos testados, devem gerar impactos em cadeias produtivas importantes, incluindo frutas e hortaliças, soja, café, algodão, pecuária leiteira e vitivinicultura. “Algumas dessas soluções tecnológicas devem estar no mercado ainda em 2020”, adianta Naime.

A pecuária de precisão também aplica ferramentas digitais para acelerar o processo de eficiência do sistema de produção de carne e de leite, auxiliar na gestão da propriedade, melhorando a tomada de decisões, a eficiência, a produtividade e a rentabilidade no campo. Essas tecnologias são usadas em pesquisas que buscam monitorar o comportamento animal, diminuir as emissões de gases de efeito estufa e recuperar pastagens degradadas, por exemplo, com foco na melhoria dos sistemas de produção pecuária. “Dessa forma, ampliará nossa capacidade de trabalho, melhorará a acurácia das interpretações, reduzirá os erros, e possibilitará a otimização do uso de recursos”, diz o pesquisador Alberto Bernardi, da Embrapa Pecuária Sudeste (São Carlos, SP).

Para tornar mais eficientes as práticas de adubação e de correção do solo, pesquisas em agricultura de precisão (AP) testam novas metodologias para identificar “manchas” no solo que precisem de cuidados diferenciados. A metodologia emprega técnicas de geoprocessamento e geoestatística na avaliação, identificação, descrição e indicação de técnicas de manejo da fertilidade do solo, visando ao uso racional de insumos.

Pesquisas da Embrapa com o sensor de contato “Automatic Resistivity Profiling” (ARP), em parceria com a empresa francesa Geocarta, avançam no sentido de conhecer as características e dinâmica do solo em sistemas integrados de produção, caracterizando a variabilidade espacial da resistividade elétrica do solo devido a diferentes níveis de umidade.

Sensores também apoiam pesquisas sobre bem-estar animal relacionadas à adoção da Integração Lavoura-Pecuária-Floresta (ILPF), coletando dados sobre deslocamento, ócio e ruminação de bovinos mantidos em área sombreada ou expostos a pleno sol. O intuito é melhorar o conforto térmico do gado, garantindo sombreamento natural nas pastagens, declínio na temperatura de superfície dos animais e redução na frequência de busca por água para dessedentação. Os sensores ficam em colares, colocados nos animais, e os sinais são transmitidos por wi-fi com antenas abastecidas por painéis de energia solar.

Equipamentos de pecuária de precisão, como o Greenfeed, Growsafe e bebedouro eletrônico, coletam dados sobre emissão de gases de efeito estufa, quantidade consumida de alimentos e consumo de água pelo gado, respectivamente. A sistematização e interpretação desses dados permitem indicar sistemas de produção mais sustentáveis e mitigadores de gases de efeito estufa, dietas mais eficientes e práticas para uso racional da água na pecuária.

Projeções do Agronegócio

As Projeções do Agronegócio – Brasil 2018/2019 a 2028/2029, do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, estimam que em dez anos a produção brasileira de grãos deve atingir 300 milhões de toneladas, sinalizando um crescimento de 26,8% em relação à safra atual. O aumento será por conta dos índices de produtividade, uma vez que, no mesmo período, a área plantada crescerá apenas 15,3%, com 72 milhões de hectares.

Também indicam que, no final desta década, serão produzidas 33 milhões de toneladas de carne de frango, bovina e suína, variação que representa um aumento de 27,3%. Segundo as projeções, há forte tendência de redução de área de pastagem nos próximos anos e também da mão de obra ocupada no campo.

Considerando a estimativa de crescimento da população mundial para 9,6 bilhões de pessoas em 2050, de acordo com a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO), esses números são animadores. Entretanto, para alimentar esse contingente, a produção atual de alimentos precisa aumentar 70%.

Ainda de acordo com a FAO, para erradicar a fome no planeta até 2030, um dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável definidos pela ONU, os sistemas agroalimentares deverão ser mais produtivos, eficientes, sustentáveis, inclusivos, transparentes e resilientes. As inovações e as tecnologias digitais são a grande oportunidade desta era, chamada de quarta revolução industrial ou 4.0.

Desafios

Para avançar na transformação digital, o País ainda precisa enfrentar enormes desafios em relação à infraestrutura e à conectividade no campo. De acordo com o Censo Agropecuário 2017, divulgado em 2019 pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), dos 5,07 milhões de estabelecimentos rurais existentes no Brasil, 3,64 milhões não têm acesso à internet, ou seja, 71,8% das propriedades. Apesar desse retrato adverso, os esforços para vencer a exclusão digital no campo têm gerado bons resultados. De 2006 a 2017 houve um crescimento de 1.900% no acesso à rede pelos produtores rurais, graças, principalmente, ao uso dos smartphones.

Uma das iniciativas do governo para melhorar a conectividade no meio rural é a Câmara do Agro 4.0, criada em 2019, quando foi firmado um acordo entre o Ministério da Agricultura e o Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). O objetivo é implementar ações para expansão da internet no agronegócio, aumento da produtividade no campo e difusão de novas tecnologias e serviços inovadores nas propriedades rurais. A Câmara conta com a participação de representantes do setor produtivo e de instituições de pesquisa agropecuária e de tecnologia do País, como a Embrapa.

Outro desafio é a capacitação da mão de obra no campo, que deve sofrer um forte impacto com a automação e a informatização dos processos agrícolas. A agricultura digital pode desempenhar um papel relevante na sucessão rural, apresentando novas oportunidades para retenção dos jovens, acredita o pesquisador Edson Bolfe. “A maior conectividade no meio rural fortalece as ações de cooperativismo, a educação a distância, e a atração de mais jovens ao campo, potencializando o processo de sucessão rural nas propriedades”, exemplifica.

Ecossistema de inovação

A Embrapa atua para fortalecer o ecossistema de inovação digital, ajudando a levar soluções para o mercado de forma mais ágil, além de incentivar a criação de empregos e apoiar o uso e a disseminação das tecnologias no campo. Esse modelo de inovação aberta <https://www.embrapa.br/ecossistema-de-inovacao> integra inúmeras iniciativas, contribuindo para o desenvolvimento tecnológico do País. A Empresa promove programas de incentivo a startups <www.pontesparainovacao.com.br> e ainda gera, em parceria, diversas tecnologias, como sistemas de informação e aplicativos para a agricultura <www.embrapa.br/aplicativos>, como o Roda da Reprodução, usado em mais de 30 países para gerenciar o rebanho leiteiro, desde a fase de crescimento até a reprodução.

O Radar Agtech Brasil 2019 <www.radaragtech.com.br>, mapeamento realizado pela Embrapa, SP Ventures e Homo Ludens, identificou 1.125 startups atuando no setor agropecuário. As agtechs desenvolvem soluções para os mais diversos processos produtivos, da pré-produção à produção final. No rol de inovações destacam-se as tecnologias para produção de fertilizantes sustentáveis, defensivos biológicos, aplicativos para gestão das fazendas e para o monitoramento da lavoura e sistemas voltados à rastreabilidade de grãos e de carne, além de plataformas virtuais para compra e venda de produtos agrícolas.

Vídeos:

AgriculturaDigital

Conectividadeno Campo – Embrapa Pecuária Sudeste

Institutionalvideo – Embrapa Instrumentation

Pecuária dePrecisão  – Embrapa Pecuária Sudeste
Projeçõesdo Agronegócio
Detecçãode maçãs com vant e redes neurais
Grapedetection, segmentation and tracking (Detecção, segmentação e rastreamento de uva) 

Fotos e artes animadas: <https://www.cloud.cnptia.embrapa.br/s/K2HsAFsCxQXLrcb> Senha para acesso: digital2020

Infográfico

9,6 bilhõesEstimativa da população mundial em 2050
70% – Aumento necessário da produção atual de alimentos
300 milhões de toneladas – produção brasileira de grãos em 2028/2029 + 26,8% em relação à safra 2018/2019
72 milhões de hectares de área plantada em 2028/2029 + 15,3% em relação a 2018/2019
5,07 milhões de estabelecimentos rurais no Brasil
3,64 milhões de propriedades (71,8%) não têm acesso à internet

Fontes: IBGE e Mapa – 2019

O que a Embrapa está fazendo:

Drones

Veículos aéreos não tripulados (vant) são usados para contagem de gado, buscando auxiliar no monitoramento do peso e da saúde animal. Também estão sendo aplicados na identificação de espécies florestais

Internet das coisas (IoT)

Sensores detectam a necessidade de água para cada trecho da plantação e acionam irrigação automaticamente

Veículos autônomos e robôs inteligentes

Câmeras espectrais aclopadas a equipamentos agrícolas identificam plantas e frutos (laranja, uva, maçã) no campo. Softwares reconstroem as imagens, estimam peso, volume, medida e indicam projeções de produtividade e safra, além de fazer análises de solo. Sistemas robóticos também vão melhorar os processos de ordenha na pecuária leiteira

Aplicativos

Com o celular, será possível fotografar culturas agrícolas e obter o diagnóstico de doenças em tempo real

Tecnologias espaciais

Sistemas inteligentes baseados em imagens de satélite com diferentes resoluções espectrais, espaciais e temporais permitem mapear e monitorar em detalhes as áreas agropecuárias e de conservação ambiental

Sensores e sistemas

Usados para monitoramento de pragas, deficiências nutricionais do solo, das culturas e do rebanho, rastreabilidade de grãos e animais, medição da resistividade elétrica do solo e para melhoria do conforto animal em sistemas de integração lavoura-pecuária-floresta (ILPF)

Ferramentas de boinformática e biologia computacional

Usadas para melhoramento genético de espécies animais e vegetais, adaptação de culturas agrícolas a condições de altas temperaturas, deficiência nutricional e hídrica

Nadir Rodrigues (MTb 26.948/SP)
Embrapa Informática Agropecuária
Contatos para a imprensa:
informatica-agropecuaria.imprensa@embrapa.br
Telefone: (19) 3211-5747

Colaboração:

Ana Maio (MTb 21.928/SP)
Embrapa Pecuária Sudeste

Contatos para a imprensa:
pecuaria-sudeste.imprensa@embrapa.br
Telefone: (16) 3411-5734

Diva Gonçalves (MTb 0148/AC)
Embrapa Acre
Contatos para a imprensa:
acre.imprensa@embrapa.br
Telefone: (68) 3212-3225

Gisele Rosso (MTb/3091)
Embrapa Pecuária Sudeste
Contatos para a imprensa:
pecuaria-sudeste.imprensa@embrapa.br
Telefone: (16) 3411-5625

Joana Silva (MTb 19554)
Embrapa Instrumentação

Contatos para a imprensa:
instrumentacao.imprensa@embrapa.br

Telefones: (16) 2107-2901 / (16) 2107-2843 / 99994-6160

Edilson Pepino Fragalle (MTb 21.837/SP)

Contatos para a imprensa:
instrumentacao.imprensa@embrapa.br

Telefones: (16) 2107-2807

Gerência de Comunicação Estratégica (GCE)
Secretaria de Inteligência e Relações Estratégicas (SIRE)
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa)
Brasília/DF

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