O caminho para uma agricultura autônoma eficiente, lucrativa e segura

A fazenda autônoma é mais realidade do que ficção e evoluiu e acelerou avanços significativos na tecnologia.

Em 1962, o produtor holandês Cornelis Sieling inventou o primeiro trator autônomo – o Agri-bot. O Agri-bot era uma invenção grosseira, mas eficaz, que permitia arar um campo em ambas as direções sem a necessidade de se virar. Este foi o primeiro trator de lavoura autônomo totalmente automático do mundo – usando uma roda dentada no sulco para navegação. Cornelis não tinha computador de bordo ou sensores de IoT (internet das coisas) para indicar sua posição no final de uma linha. Ele não estava realizando análises sobre a profundidade do arado ou compactação do solo. Testes, análises e inovações foram todos muito mecânicos e feitos por meio de observação física. Em 1962, um agricultor teve que sujar as mãos com a terra, a colheita e as máquinas em que confiávamos para levar os produtos ao mercado. Embora o Agri-bot tenha sido a primeira inovação desse tipo, serviu mais como um catalisador para a transformação de fazendas em laboratórios agrícolas e preparou o terreno para o que chamamos de fazenda autônoma. Abaixo, discutiremos alguns dos desafios que enfrentamos como sociedade, as maneiras pelas quais a agricultura continua a se transformar por meio de experimentação e inovação para enfrentar esses desafios, o impacto de tal inovação na humanidade e as oportunidades tecnológicas que existem para permitir mais autonomia agricultura.

As estimativas atuais indicam que cerca de 800 milhões de pessoas continuam a viver com fome. Em 2050, a população mundial será de quase 10 bilhões de pessoas. A indústria agrícola precisará produzir 70% mais alimentos em uma massa de terra rentável para a agricultura em declínio, à medida que os centros populacionais se espalham pelas terras rurais e agrícolas. Para complicar as coisas, os produtores hoje podem gastar até 40% de seu tempo consertando e preparando equipamentos. O envelhecimento da população de produtores, o aumento da urbanização e a diminuição do interesse pela vida na fazenda também estão aumentando as demandas dos produtores e das famílias para trabalhar mais horas. No Canadá, por exemplo, estima-se que até 2030 haverá uma crise de trabalho agrícola de 123.000 empregos, em parte devido a 25% dos produtores com 65 anos ou mais até 2025. Para enfrentar esse desafio hercúleo, é fundamental conectar os espíritos empreendedores coletivos de produtores, parceiros e pesquisadores – habilitados pela tecnologia, guiados por verdadeiros imperativos oportunistas que trarão a era da Agricultura 4.0 (Ag 4,0).

Ag 4.0 é, em sua essência, o compartilhamento de dados por coisas (equipamentos, sensores, redes de comunicação) para melhorar a capacidade dessas coisas de fornecer eficiência por meio de conexão e colaboração. Ag 4.0 oferece a oportunidade de reduzir custos, melhorar a eficiência, reduzir significativamente o desperdício e fornecer produtos de alta qualidade, seguros e saudáveis ​​do campo ao prato (tabela). A criação, coleta e uso desses dados podem fornecer ao produtor com insights e oportunidades para uma vasta inovação e automação. O uso de inteligência artificial, arquiteturas para ingestão e processamento de dados em tempo real e padrões de IoT permitem comunicações dispositivo a dispositivo influenciaram a rápida evolução e automação na agricultura. As fazendas de hoje estão se transformando rapidamente em laboratórios agrícolas de ponta, e novas tecnologias que exigem pouca intervenção humana estão surgindo e ajudarão a enfrentar ainda mais esses desafios.

Ag. 4.0 requer que coisas Ser Autônomo, Conectado e Coordenado. O equipamento autônomo tem a capacidade de agir de forma independente em relação a outros equipamentos, pessoas, animais, culturas e outros objetos que competem com o objetivo principal de trabalho desse equipamento. O equipamento autônomo é rico em sensores e câmeras, todos fornecendo feedback para uma plataforma de inteligência artificial (IA) no equipamento ou na borda da IoT. É necessário otimizar continuamente as complexidades desses algoritmos de deep learning e manter sistemas redundantes onboard/on-sensor para entregar resultados otimizados e fornecer uma rede de segurança para eventos imprevistos:um ser humano no caminho de um equipamento, a falha de outra peça de equipamento no campo ou uma tempestade repentina que possa forçar o equipamento a suspender as atividades.

Em plataformas conectadas, o equipamento aproveitará os sensores integrados para se comunicar externamente e explorar os recursos de computação de borda (sensores externos). Esses dispositivos de borda analisarão continuamente as propriedades do ambiente (por exemplo, ar, solo, água, localização) e fornecerão essa análise ao modelo de IA de um equipamento para garantir que o equipamento permaneça (por exemplo) dentro dos limites de propriedade identificados. Além disso, os sensores não precisam ser isolados no campo. Um produtor pode usar roupas com sensores que fornecem sua localização precisa e posição relativa a todos os equipamentos para garantir sua segurança. Animais de estimação e gado da família podem usar sensores pelo mesmo motivo. Enquanto o equipamento autônomo não “vê” uma pessoa até que seja tarde demais, um veículo conectado “sabe” onde está qualquer equipamento ou pessoa com sensor, independentemente de onde o equipamento está operando.

Finalmente, o verdadeiro salto para a fazenda automatizada será o ambiente onde o equipamento coordenará suas atividades com outros equipamentos. Uma vez conectado, a última localização conhecida de um equipamento será importante caso seja desativado, enviando um alerta ao produtor e, simultaneamente, solicitando o envio de um veículo de substituição e uma ordem de serviço para reparo a um fornecedor. Uma vez que o equipamento esteja conectado, o tsunami de dados disponíveis exigirá uma plataforma que possa gerenciá-lo, sintetizando-o e capaz de contar uma história por meio de análises para produtores, investidores, parceiros e para o próprio equipamento. Imagine sensores climáticos fornecendo feedback para equipamentos onde a probabilidade de uma tempestade afetará apenas uma parte da fazenda, suspendendo as operações naquele campo e permitindo que os equipamentos continuem em outros lugares.

A verdadeira conectividade ocorrerá quando os equipamentos autônomos e conectados operarem de maneira holística. O equipamento não apenas saberá onde está e será capaz de autodiagnosticar e entender onde está em relação a outras peças de peças autônomas e conectadas na fazenda, mas também terá acesso a outras informações relevantes. Quando se espera que a irrigação seja ativada para permitir a saída da área antes da irrigação, obtenha informações dos sistemas de IA que possam dizer onde é necessária irrigação adicional ou é necessária aração adicional para controlar ervas daninhas e pragas. A agricultura também se tornará uma operação 24×7 durante a estação de crescimento. A luz do dia e a fadiga não se tornam mais inibidores do trabalho.

A fazenda autônoma é mais realidade do que ficção e evoluiu e acelerou avanços significativos na tecnologia desde Cornelis. Empresas como a John Deere desenvolveram e refinaram equipamentos agrícolas autônomos, desde máquinas guiadas e direcionadas por satélite até equipamentos totalmente autônomos que podem fazer ajustes automáticos em tempo real com base em sensores incorporados de ar, solo e umidade. À medida que o desenvolvimento autônomo da Ag 4.0 amadurece, as inovações renderão uma nova evolução para a Ag 5.0, onde os resultados serão focados em plataformas conectadas e coordenadas. A fazenda está rapidamente se tornando o 'aplicativo'. Essa evolução será o roteiro que alinha as necessidades globais do consumidor de alimentos às necessidades dos produtores de eficiência, lucratividade, saúde e segurança.