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16/11/2019 - 8h32
Unicamp: pesquisadores analisam robôs para identificação de plantas
Projeto conta com apoio da Universidade Estadual de Campinas e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo
ter, 17/07/2018 - 10h04 | Do Portal do Governo
A Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) participa de um projeto inovador no setor agropecuário brasileiro. Pesquisadores brasileiros de diversas instituições trabalham para desenvolver uma tecnologia que permita que máquinas agrícolas façam reconhecimento automático de plantas no campo.
Pesquisas da Embrapa na área de fenotipagem buscam reconstruir espécies vegetais em três dimensões (3D), por meio de conhecimentos e técnicas de computação, como a robótica e a inteligência artificial. Vale destacar que a reconstrução tridimensional de plantas abrange a captura automatizada de imagens das culturas agrícolas e a geração de modelos digitais que mostram as estruturas das espécies, sejam folhas, caules, flores ou frutos.
Pelo processo, milhares de dados são coletados para classificação e análise das características vegetais, que podem ajudar no melhoramento genético. É importante frisar que os resultados desse tipo de pesquisa são importantes para estimar a produção de determinada área, encontrar locais com deficiência nutricional ou identificar pragas e doenças na lavoura. Com o desenvolvimento da robótica aplicada à agricultura, os cientistas esperam que equipamentos autônomos possam ir a campo para fazer identificações.
Análises conduzidas com as culturas de milho e uva de vinho fazem parte de um projeto de pesquisa com foco na geração de conhecimento em agricultura digital liderado pela Embrapa Informática Agropecuária, de SP, em parceria com a Embrapa Instrumentação (SP) e a Unicamp, com apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), vinculada à Secretaria de Estado de Desenvolvimento Econômico, Ciência, Tecnologia e Inovação.
De acordo com os responsáveis pelas pesquisas, os testes com robôs e drones serão realizados em uma vinícola paulista, que participa da Rede de Agricultura de Precisão, e em uma área de milho em Campinas, no interior do Estado.
Além disso, serão empregadas técnicas de aprendizado de máquina e reconhecimento de padrões, conhecidas como "deep learning", e redes neurais capazes de aprender padrões complexos a partir de diversas observações. Com apoio de grandes bases de dados e softwares de processamento de imagens digitais, o objetivo é criar protótipos de robôs que identifiquem as culturas e diferenciem o que são frutos, cachos de uvas ou espigas, das demais estruturas vegetais, como folhas e troncos.
"Isso pode abrir o caminho para uma série de automações na agricultura", explica o cientista da Embrapa Informática Agropecuária Thiago Teixeira Santos, líder da pesquisa. A equipe também conta com o professor Eric Rohmer, da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da Unicamp, e planeja construir um robô com câmeras acopladas, além de um scanner a laser para fazer a varredura das áreas de cultivo selecionadas pelo estudo.
Com isso, será possível ver a estrutura tridimensional com informações de geolocalização baseadas na tecnologia Lidar, a mesma usada pelos carros autônomos testados pela indústria automobilística mundial.
Todavia, os robôs desenhados para atuar no agronegócio possuem um ambiente muito mais complexo e sujeito a incertezas, o que exige um grande esforço de investigação e inúmeras simulações. Os desafios abrangem a superação dos níveis do terreno, passando por fatores climáticos e necessidade de infraestrutura computacional de alto desempenho para armazenagem, processamento e análise.
As análises são feitas em pequenas parcelas de cultivo, com características de estruturas conhecidas, como linhas de plantio definidas, para que os robôs sejam treinados e possam reconhecer os ambientes. "A próxima geração de equipamentos agrícolas incluirá máquinas de pequeno porte e robôs que desempenham tarefas específicas. É um maquinário que vê e toma decisão", avalia o pesquisador Thiago Teixeira Santos.
Com vigência de dois anos, a partir de março deste ano, o projeto de pesquisa denominado "Agricultura ciente de ambiente: raciocínio sobre estrutura tridimensional no campo de cultivo", foi aprovado em uma chamada conjunta da Fapesp com a IBM e recebeu recursos de US$ 60 mil (cerca de R$ 200 mil reais) da linha de auxílio à pesquisa Parceria para Inovação Tecnológica (Pite).
Vale lembrar que serão empregados algoritmos de visão computacional e aprendizado de máquina na detecção e classificação de objetos de interesse, a exemplo de terreno, plantas, folhas e frutos. Além disso, informações como características das plantas, variação espacial na cultura e outras medidas serão estimadas a partir de nuvens de pontos 3-D (point clouds).
"A utilização dessas ferramentas para o reconhecimento de partes de uma espécie vegetal de interesse do produtor agrícola permitirá a obtenção de forma automatizada de informações úteis, como estimativa de produção em uma área, quais as partes da área que podem ser mais ou menos produtivas, o nível de incidência de pragas e doenças nas plantas dessa área, entre outros", ressalta o pesquisador da Embrapa Instrumentação Luis Henrique Bassoi.
"Isso poderá trazer rapidez na coleta e na análise de dados para a obtenção de informações que auxiliarão na tomada de decisão quanto à realização de práticas agrícolas", acrescenta o cientista. A pesquisa também integrará tecnologias de ponta em imageamento, robótica e visão computacional em uma metodologia completa para a aquisição da estrutura 3-D de campos de cultivo, abordando problemas em automação e computação de alto desempenho.
Também serão desenvolvidos métodos baseados em aprendizagem de máquina para a extração de padrões e características a partir desses dados, para avaliação comparativa às metodologias tradicionais usadas em pesquisas agrícolas, abrindo um novo campo de conhecimento científico.
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