Alcançando Eficiência, Rentabilidade e Segurança na Agricultura Autônoma

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

Em 1962, o produtor holandês Cornelis Sieling inventou o primeiro trator autônomo — o Agri-bot. O Agri-bot era uma invenção rudimentar mas eficaz que permitia a aração de um campo em ambas as direções sem a necessidade de virar. Este foi o primeiro trator de aração totalmente automático e autônomo do mundo — usando uma roda sensora no sulco para navegação. Cornelis não tinha computador de bordo ou sensores IoT (internet das coisas) para indicar sua posição no final de uma fileira. Ele não estava realizando análises sobre profundidade de aração ou compactação do solo. Testes, análises e inovação eram todos muito mecânicos e feitos via observação física. Em 1962, um produtor tinha que sujar as mãos com a terra, cultura e máquinas nas quais confiávamos para trazer produtos ao mercado. Embora o Agri-bot fosse a primeira inovação de seu tipo, serviu mais como catalisador para a transformação de fazendas em laboratórios agrícolas e preparou o palco para o que nos referimos como a fazenda autônoma. Abaixo, discutiremos alguns dos desafios que enfrentamos como sociedade, as maneiras pelas quais a agricultura continua a se transformar via experimentação e inovação para enfrentar esses desafios, o impacto de tal inovação na humanidade, e as oportunidades tecnológicas que existem para permitir uma agricultura mais autônoma.

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 agriculturalmente rentável em declínio à medida que centros populacionais se espalham para terras rurais e agrícolas. Complicando as coisas, produtores hoje podem gastar até 40% de seu tempo reparando e preparando equipamentos. Uma população de produtores envelhecida, urbanização crescente, interesse decrescente na vida na fazenda também estão aumentando as demandas sobre produtores e famílias para trabalhar horas mais longas. No Canadá, por exemplo, estima-se que até 2030 haverá uma crise de mão de obra relacionada a fazendas de 123.000 empregos em parte devido a 25% dos produtores tendo 65 anos ou mais até 2025. Para enfrentar este desafio hercúleo, é crítico conectar os espíritos empreendedores coletivos de produtores, parceiros e pesquisadores — habilitados por tecnologia, guiados por imperativos oportunísticos verdadeiros que trarão a era da Agricultura 4.0 (Ag 4.0).

Ag 4.0 é, em seu núcleo, o compartilhamento de dados por coisas (equipamentos, sensores, redes de comunicação) para melhorar a capacidade dessas coisas de entregar eficiências através de conexão e colaboração. Ag 4.0 oferece a oportunidade de reduzir custos, melhorar eficiências, reduzir significativamente desperdício, e entregar produto de alta qualidade, seguro e saudável da fazenda ao garfo (mesa). A criação, coleta e uso desses dados podem fornecer ao produtor insights e oportunidades para vasta inovação e automação. O uso de inteligência artificial, arquiteturas para ingestão e processamento de dados em tempo real, e padrões IoT permitem comunicações dispositivo-a-dispositivo influenciaram a rápida evolução e automação na agricultura. Fazendas de hoje estão rapidamente se transformando em laboratórios agrícolas de ponta, e novas tecnologias que requerem pouca intervenção humana estão surgindo que ajudarão a enfrentar esses desafios.

Ag 4.0 requer que coisas sejam Autônomas, Conectadas e Coordenadas. Equipamento autônomo tem a capacidade de agir independentemente em relação a outros equipamentos, pessoas, animais, culturas e outros objetos que competem com o objetivo de trabalho primário daquele equipamento. Equipamento autônomo é rico em sensores e câmeras, todos fornecendo feedback a uma plataforma de inteligência artificial (IA) no equipamento ou na borda IoT. É necessário otimizar continuamente as complexidades desses algoritmos de aprendizado profundo e manter sistemas redundantes a bordo/no sensor para entregar resultados otimizados e fornecer uma rede de segurança para eventos imprevistos: um ser humano no caminho do equipamento, a falha de outro equipamento no campo ou uma tempestade repentina que possa forçar o equipamento a suspender atividades.

Em plataformas conectadas, o equipamento aproveitará sensores a bordo para comunicar externamente e explorar capacidades de edge-computing (sensores externos). Tais dispositivos de borda analisarão continuamente propriedades ambientais (ex.: ar, solo, água, localização) e fornecerão essa análise ao modelo de IA de um equipamento para garantir que o equipamento permaneça (por exemplo) dentro de limites de propriedade identificados. Além disso, sensores não precisam ser isolados ao campo. Um produtor pode usar roupas com sensores embarcados que fornecem sua localização precisa e posição relativa a todos os equipamentos para garantir sua segurança. Animais de estimação da família e gado podem usar sensores pela mesma razão. Enquanto equipamento autônomo não "verá" uma pessoa até que seja possivelmente tarde demais, um veículo conectado "saberá" onde qualquer equipamento ou pessoa com sensor está independentemente de onde o equipamento está operando.

Finalmente, o verdadeiro salto para a fazenda automatizada será o ambiente onde equipamentos coordenarão suas atividades com outros equipamentos. Uma vez conectados, a última localização conhecida de um equipamento será importante caso ele fique desabilitado, enviando um alerta ao produtor enquanto simultaneamente auto-solicita o envio de um veículo substituto e uma ordem de trabalho para reparo a um fornecedor. Uma vez que equipamentos estão conectados, o tsunami de dados disponíveis exigirá uma plataforma que possa gerenciá-lo, sintetizando-o e sendo capaz de então contar uma história através de análises para produtores, investidores, parceiros e para o próprio equipamento. Imagine sensores climáticos fornecendo feedback a equipamentos onde a probabilidade de uma tempestade só impactará uma parte da fazenda, suspendendo operações naquele campo enquanto permitindo equipamentos em outros lugares continuarem.

Conectividade verdadeira ocorrerá quando equipamentos autônomos e conectados operarem de maneira holística. Não apenas equipamentos saberão onde estão e serão capazes de auto-diagnosticar e entender onde estão em relação a outras peças de equipamentos autônomos e conectados na fazenda, mas terão acesso a outras peças de informação relevantes. Quando irrigação for esperada para ser ligada para permitir que ele saia da área antes da irrigação, pegue informações de sistemas de IA que podem dizer onde irrigação adicional é necessária, ou aração adicional é necessária para controlar ervas daninhas e pragas. A agricultura também se tornará uma operação 24x7 durante a estação de crescimento. Luz do dia e fadiga não mais se tornam inibidores ao trabalho.

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