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Inteligência artificial identifica doenças em plantas simulando processo cerebral

Equipamento captura e simula sinais aéreos para detectar doenças em soja com uso da tecnologia.

Por Janaina Honorato
Publicado em 07/02/2023 às 17:40
Inteligência artificial identifica doenças em plantas simulando processo cerebral.

Inteligência artificial identifica doenças em plantas simulando processo cerebral. Foto: C Godoy/Embrapa

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Começou a ser testado no Brasil em 2022, um equipamento que permite capturar e simular sinais aéreos para detectar doenças em plantas no estágio inicial, como lavouras de soja por meio de inteligência artificial (IA).

A pesquisa foi desenvolvida pela Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) em parceria com as empresas Macnica DHW e InnerEye, sendo a última desenvolvedora do equipamento BrainTech, que faz a tomada dos sinais neurais de especialistas, por meio de um capacete com eletrodos, semelhante a um eletroencefalograma (EEG).

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Cientistas brasileiros desenvolveram uma embalagem inteligente que muda de cor à medida que o alimento se degrada. O projeto foi conduzido por pesquisadores da Embrapa Instrumentação (SP), em colaboração com a Embrapa Agroindústria de Alimentos (RJ) e a Universidade de Illinois, em Chicago (EUA). A base da inovação são pigmentos naturais extraídos do repolho roxo. Embalagem inteligente A técnica utilizada, chamada de fiação por sopro em solução, permitiu a produção de mantas compostas por nanofibras com propriedades sensíveis à deterioração dos alimentos. Essa embalagem interativa reage quimicamente às substâncias emitidas pelo alimento em decomposição, alterando sua cor em tempo real. Em testes com filé de merluza, a manta apresentou excelente desempenho, mudando de roxo para azul conforme o peixe perdia a qualidade. Nos primeiros estágios, a embalagem mantinha a coloração roxa, indicando um produto ainda fresco. Após um dia, essa tonalidade começou a desbotar. Em 48 horas, surgiram tons azul-acinzentados, e, ao final de 72 horas, o azul predominante apontava para a deterioração completa do peixe, tudo isso sem a necessidade de abrir a embalagem. Segundo os especialistas da Embrapa, essas mantas de nanofibras funcionam como sensores visuais, capazes de indicar, com precisão, o frescor de peixes e frutos do mar. No entanto, os pesquisadores ressaltam que ainda é preciso ampliar os testes para outras espécies e produtos alimentícios.  Eletrofiação A técnica de fiação por sopro em solução (SBS, do inglês Solution Blow Spinning), empregada no estudo, surgiu em 2009 a partir de uma parceria entre a Universidade Federal da Paraíba (UFPB), a Embrapa Instrumentação e o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA). Diferentemente da eletrofiação, que é mais demorada, cara e limitada em termos de produção, a SBS forma nanofibras em até duas horas sem necessidade de altas voltagens. As nanofibras geradas têm dimensão inferior a um milésimo de milímetro e podem compor materiais semelhantes a tecidos. A pesquisa, supervisionada pelo cientista Luiz Henrique Capparelli Mattoso, também contou com participação da Universidade de Illinois. Durante o desenvolvimento, foram utilizados pigmentos conhecidos como antocianinas, substâncias naturais encontradas em vegetais, flores e frutas que apresentam cores variadas e reagem às mudanças de pH. Extraídas de resíduos de repolho roxo, as antocianinas demonstraram ser ótimos indicadores de deterioração. No total, mais de dez pigmentos vegetais foram testados. Ao serem integradas ao polímero biodegradável policaprolactona, as antocianinas mostraram excelente capacidade de detectar alterações químicas associadas à degradação do peixe. O pesquisador Josemar Gonçalves de Oliveira Filho, responsável pelo desenvolvimento da manta em seu pós-doutorado, destaca o potencial de ampliar o uso dessa tecnologia para outras embalagens alimentares. Segundo ele, embora haja registros de estudos com antocianinas em materiais inteligentes, seu uso em nanofibras ainda é pouco explorado.

Tecnologia brasileira cria embalagem inteligente que muda de cor ao detectar alimento estragado

Ferramenta deve identificar áreas prioritárias para recuperação ambiental

Ferramenta deve identificar áreas prioritárias para recuperação ambiental

O sistema simula o funcionamento cerebral no momento em que especialistas visualizam imagens de plantas doentes, automatizando a rotulagem e tornando a etapa mais rápida e eficiente. Os investigadores esperam dar rapidez às tomadas de decisão, diminuir perdas em empreendimentos rurais e racionalizar o uso de recursos naturais.

O sistema já é utilizado em aeroportos europeus para identificar objetos perigosos em malas. Em 2019, a Macnica DHW teve a ideia de explorar a tecnologia no agronegócio e chamou a Embrapa. A primeira aplicação foi a detecção precoce de doenças em plantas, cujos experimentos começaram em abril de 2022.

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Inteligência artificial em experimento

Simulação de como funciona o equipamento de Inteligência Artificial (IA).
Simulação de como funciona o equipamento de Inteligência Artificial (IA). Foto: Divulgação InnerEye

O pesquisador da Embrapa Agricultura Digital, Jayme Barbedo, que lidera o projeto pela empresa afirma que a utilização da IA vai acelerar o processo de obter dados de qualidade e facilitar sua análise, período que demora muito tempo em condições normais.

Os primeiros resultados foram positivos, o equipamento ajudou a identificar, com alta precisão as folhas doentes, com oídio e ferrugem da soja (a primeira relevante na Região Sul do Brasil e a segunda é a principal doença que afeta a cultura) e diferenciar das saudáveis.

O próximo passo é ir além da detecção de plantas doentes/não doentes, para identificar o tipo de doença presente no cultivo da soja, começando pelas evidências mais comerciais. Será articulada a inclusão das culturas de milho e café nos experimentos com os centros de pesquisa da Embrapa.

Em abril, o equipamento foi trazido para o Brasil até a sede da Macnica DHW, em Florianópolis (SC). Lá, montaram estrutura de captura dos sinais aéreos de dois fitopatologistas, que avaliaram cerca de 1,5 mil imagens de folhas doentes e saudáveis ​​pelo capacete coletor.

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A etapa mostrou que os modelos gerados a partir dos eletroencefalogramas dos especialistas são capazes de lidar bem com imagens, permitindo treinar a máquina para identificar plantas doentes.

Aplicações no agronegócio

Equipamento ajuda a identificar plantas doentes e facilita o manejo.
Equipamento ajuda a identificar plantas doentes e facilita o manejo. Foto: Divulgação

Os modelos treinados poderiam ser colocados em maquinário agrícola, aplicativos de celular e atuar em atividades com carência de mão de obra especializada. Isso ajudaria na aplicação mais racional de defensivos, com menos custo econômico e menor impacto ambiental, que tornaria a produção de alimentos mais sustentável.

Pode ser usado ainda como tecnologia na estratégia de rotação das pastagens da pecuária leiteira, área em que faltam especialistas. A escolha da melhor localização dos piquetes e quantidade ideal de animais para maximizar a produção do leite, é feita por técnico, mas o sistema poderia simular a atividade desse especialista.

Saiba mais sobre a Inteligência Artificial do equipamento BrainTech.

  • Melhoramento genético: Embrapa lança quatro cultivares de soja
Tags: doençasinteligência artificialplantastecnologia

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