STUDY OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE IN AGRICULTURE: ADVANTAGES, DISADVANTAGES AND CHALLENGES
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ch10202411301111
Adriel Soldi Guilherme1;
André Luiz Da Silva2;
Fabiana Florian3
Resumo
Este trabalho explora o uso da Inteligência Artificial (IA) na agricultura, analisando suas vantagens, desvantagens e desafios. A IA apresenta soluções inovadoras que aumentam a produtividade, eficiência e sustentabilidade, permitindo um uso mais preciso de recursos e o monitoramento contínuo das culturas. Entre as principais vantagens, destacam-se o controle automatizado de pragas e doenças, a previsão climática e a gestão precisa de irrigação e fertilização. No entanto, a implementação enfrenta barreiras como o alto custo de tecnologia, a necessidade de infraestrutura e o possível impacto sobre a força de trabalho rural. Conclui-se que, apesar dos desafios, a IA tem o potencial de revolucionar a agricultura, promovendo um setor mais robusto e sustentável, capaz de atender às crescentes demandas globais por alimentos de forma responsável e eficiente.
Palavras-chave: IA. Agricultura. Vantagens da IA na Agricultura.
Abstract: This work explores the use of Artificial Intelligence (AI) in agriculture, analyzing its advantages, disadvantages and challenges. AI presents innovative solutions that increase productivity, efficiency and sustainability, enabling more accurate use of resources and continuous monitoring of crops. Among the main advantages are automated pest and disease control, climate forecasting and precise irrigation and fertilization management. However, implementation faces barriers such as the high cost of technology, the need for infrastructure and the possible impact on the rural workforce. It is concluded that, despite the challenges, AI has the potential to revolutionize agriculture, promoting a more robust and sustainable sector, capable of meeting the growing global demands for food in a responsible and efficient way.
Keywords: AI. Agriculture. Advantages of AI in Agriculture.
1 INTRODUÇÃO
A agricultura no Brasil á âmbito mundial vem crescendo muito nos últimos anos, puxando o crescimento da economia do país, a agropecuária brasileira cresceu 15,1% em 2023, com um total de R$ 677,6 bilhões(GOV.BR) e com o avanço da tecnologia da IA(Inteligência Artificial) muitos benefícios e utilidades chegam junto também, proporcionando uma melhora significativa no campo. A produção agrícola global precisa crescer em 60% para atender à demanda por alimentos estimada para 2050, e não há mais terras disponíveis para o cultivo. Nesse ritmo, precisaríamos de dois planetas Terra para suprir essa demanda.(SOLINFTEC).E durante este trabalho, analisaremos mais sobre técnicas e tecnologias usadas para que essa demanda possa se tornar cada vez mais realidade.
Os desafios enfrentados pelo setor, como a necessidade de aumentar a produtividade, reduzir o desperdício e minimizar o impacto ambiental, demandam soluções inovadoras, é ai onde a Inteligência Artificial (IA) emerge como uma ferramenta poderosa para auxiliar na solução desses problemas e desafios, oferecendo insights valiosos e impulsionando a eficiência em todas as etapas da cadeia agrícola.
É notável o papel crucial que a agricultura desempenha na sustentabilidade global, na produção de alimentos, fibras e muitas outras coisas para diversas industrias espalhadas pelo mundo.
No decorrer deste trabalho, será observado o quão proveitoso é a integração da Inteligência Artificial(IA) na agricultura, as diferentes maneiras de monitorar e gerenciar nossas culturas e tudo isso de maneira mais precisa, dando aos agricultores maior liberdade e confiabilidade nas tomadas de decisões, podendo minimizar o impacto ambiental e aumentando a produção. A fusão entre a tecnologia de ponta e a tradição agrícola tem proporcionado agilidade no campo, impulsionando a eficiência, a produtividade e a sustentabilidade(GRILLI,2023).
Porém, com tamanha importância para evolução ,ela também enfrenta grandes problemas, que incluem a necessidade do aumento de produção para suprir a demanda global, redução do impacto ambiental causado pelas práticas agrícolas para garantir a segurança alimentar e softwares muito complexos. Dessa forma como o uso de tecnologias baseadas em inteligência artificial pode contribuir para abordar esses problemas e promover o desenvolvimento sustentável do setor agrícola.
As ferramentas de IA evoluíram muito e, com dados de boa qualidade, conseguem resolver quase qualquer problema(BARBEDO,2023).Este trabalho tem o objetivo de estudar as contribuições da IA no segmento da Agricultura, os objetivos, desafios, vantagens e desvantagens, através de fontes confiáveis como o BANCO MUNDIAL, a FAO(Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação) e instituições agrícolas locais.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Está sessão apresentará contribuições da literatura sobre IA na Agricultura, como previsões, metas a serem atingidas que dependem diretamente da Inteligência Artificial e os desafios que esta tecnologia enfrentará. A IA esta mais comum no nosso dia a dia do que parece, um exemplo básico e comum de IA é o reconhecimento facial usado em smartphones, que hoje em dia já existe na grande maioria deles, outra área muito importante que a IA esta presente é na saúde, um artigo postado pela SBMT(2023)diz que:“A IA pode ser de grande valia em estudos epidemiológicos, ao ajudar a identificar os fatores de risco associados a doenças tropicais tendo em vista à sua capacidade de analisar grandes conjuntos de dados obtidos a partir de prontuários dos pacientes e de dados ambientais e geográficos”. É notório sua presença, e na agricultura ela aparece com a promessa de extinguir ou evitar doenças e pragas á melhorar ou até dobrar a produção no campo, tudo isso através de softwares bem implementados em dispositivos ou até mesmo em robôs.
2.2 CRESCIMENTO DA PRODUÇÃO AGRÍCOLA E ESCASSEZ DE RECURSOS
De acordo com a Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) (2017), o mundo deve atingir 9 bilhões de habitantes até 2050. Segundo a Embrapa, que realizou um estudo em 2021, a agricultura brasileira deve responder pela alimentação de mais de 800 milhões de pessoas no mundo. Posto isso, o país terá de ser extremamente responsável na questão de segurança alimentar.
O setor agrícola depende de ideias inovadoras e avanços tecnológicos para ajudar a aumentar a produtividade e alocar melhor os recursos(PANPATTE,2018).A Agricultura moderna está se beneficiando significativamente do uso de técnicas avançadas de inteligência artificial, que estão sendo aplicadas em varias áreas, como previsão de safras, detecção de pragas e gerenciamento de recursos hídricos.
De acordo com as projeções elaboradas pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos(USDA) referente ao aumento da produção de alimentos até 2027 colocaram o Brasil na liderança, com expansão esperada de 69% para a agropecuária brasileira. Em seguida, aparecem Argentina (44%), Rússia (34%), Índia (28%), Austrália (22%) e Estados Unidos (12%) (REVISTA A GRANJA, 2018).
2.3 DESAFIOS DA AGRICULTURA E PAPEL DA IA
Em termos de impacto sobre empregos, a IA pode ser devastadora para muitos trabalhadores. Segundo estimativas do banco de investimentos Goldman Sachs, mais de 300 milhões de empregos podem ser perdidos ou rebaixados devido à inteligência artificial nos próximos anos. No entanto, nem todos os setores serão afetados igualmente. A IA tende a impactar mais os trabalhos realizados no espaço digital, o que abrange uma parcela significativa dos trabalhadores de colarinho branco. Por outro lado, o trabalho manual, ou físico, é esperado que permaneça praticamente inalterado, pelo menos no futuro próximo, o que é uma ótima notícia para os agricultores(GARTLAN,2023).Acredita-se também que novas oportunidades de empregos sejam abertas, com foco em especializações no manuseio dessas ferramentas de IA.
Segundo a FAO (2013), a disponibilidade de áreas agrícolas está centrada em poucos países; cerca de 90% das terras para a expansão agrícola estão na América Latina e África-Subsaariana. Além disso, países como China e EUA não têm mais novas áreas para a exploração agrícola.
A IA pode ajudar a enfrentar os desafios da agricultura, incluindo o aumento da produção, a redução do impacto ambiental e a segurança alimentar, oferecendo soluções inovadoras e personalizadas para os agricultores (FAO).
A agricultura é um setor fundamental para a economia global, responsável por alimentar uma população em constante crescimento. No entanto, a demanda crescente por alimentos, os desafios climáticos e a necessidade de produção sustentável estão impulsionando a busca por soluções inovadoras. Nesse cenário, a Inteligência Artificial (IA) desponta como uma tecnologia transformadora, capaz de otimizar processos, aumentar a produtividade e promover a sustentabilidade na agricultura(GRUPOBUGIO,2023).
A integração da IA na agricultura permite monitorar e gerenciar as culturas de forma mais precisa, proporcionando maior eficiência e sustentabilidade (EMBRAPA, 2023).
2.4 POTENCIAL E BENEFÍCIOS DA INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL NA AGRICULTURA
A IA está impulsionando o desenvolvimento de máquinas autônomas e robôs agrícolas que podem executar tarefas específicas de forma eficiente e precisa. Esses robôs podem realizar tarefas como plantio, colheita, pulverização de pesticidas e monitoramento de culturas. Além disso, eles podem ser programados para operar de forma autônoma, coletando dados e ajustando suas atividades com base em algoritmos de IA. Isso aumenta a eficiência operacional, reduz custos e melhora a produtividade(GRUPOBUGIO,2023).
O uso de tecnologias baseadas em IA pode contribuir para o desenvolvimento sustentável do setor agrícola, promovendo práticas mais eficientes e reduzindo o impacto ambiental (BANCO MUNDIAL).
Segundo o site(MANEJEBEM) Alguns dos benefícios da IA na agricultura envolvem a otimização da Produção onde, algoritmos de IA analisam dados agronômicos para otimizar a produção, determinando as quantidades adequadas de água, fertilizantes e outros insumos necessários para cada cultura.
Previsão de Safras e Clima, em que modelos de IA preveem condições climáticas e rendimentos de safras, permitindo que os agricultores planejem com eficácia e maximizem sua produção.
Na gestão de Pragas e Doenças, a IA auxilia na detecção precoce e no controle de pragas e doenças, reduzindo o uso de produtos químicos e aumentando a sustentabilidade.
Robótica Agrícola, máquinas agrícolas autônomas baseadas em IA podem plantar, colher e monitorar cultivos de forma mais eficiente.
3 DESENVOLVIMENTO
Em relação ao conteúdo apresentado até aqui, vimos muitas utilidades e funcionalidades da IA na agricultura, agora vamos analisar de forma mais detalhada, vantagens, desvantagens e os desafios que ela tem pela frente. Sobre os desafios a serem enfrentados pelos agricultores, a revista FORBES(2024), apresenta 3 dos principais devido á sua presença global e impacto financeiro.
3.1 DESAFIOS A SEREM ENFRENTADOS
Pragas e doenças: pragas e doenças devoram aproximadamente 40% da produtividade agrícola global anualmente, custando pelo menos US$ 70 bilhões (R$ 351,03 bilhões). Desde enxames de gafanhotos que dizimam campos na África até moscas da fruta que afetam pomares, o impacto é global e as repercussões financeiras são colossais.(FORBES,2024).
Para pragas e doenças a IA já consegue mostrar o quão é útil para reduzir estas perdas na produtividade. De Acordo com a revista FORBES, existem empresas de monitoramento digital, como a Trapview (que também atua no Brasil) que construiu um dispositivo que captura pragas e as identifica. Ela usa feromônios para atrair pragas, que são fotografadas por uma câmera do aparelho. Ao aproveitar o banco de dados do Trapview, a IA identifica mais de 60 espécies de pragas, como a mariposa, que afeta as maçãs, e a lagarta do algodão, que pode também danificar a alface e o tomate, uma vez identificado, o sistema usa dados de localização e meteorológicos para mapear o provável impacto dos insetos e envia as descobertas como uma notificação de aplicativo aos agricultores, que já relatam um aumento de 5% no seu rendimento e na qualidade.
Outro desafio enfrentado que também impacta na qualidade e na produção do campo é a Qualidade do solo e irrigação, onde segundo a FORBES, a degradação do solo afeta cerca de 33% do solo da Terra, diminuindo a sua capacidade de cultivo, levando a uma perda de US$ 400 bilhões de dólares.
O monitoramento e análise contínuas da saúde do solo são essenciais para garantir condições ótimas de cultivo e práticas agrícolas sustentáveis. A otimização do uso da água é crucial para garantir que as culturas recebam exatamente o que necessitam, reduzindo o desperdício e aumentando a produtividade(FORBES,2024).
Visando essa necessidade, a empresa CropX criou um sistema de gerenciamento agrícola de fácil manuseio que, segundo o site da mesma, utiliza a IA para conectar dados agrícolas, condições em tempo real e conhecimentos agronômicos, para que se torne possível fornecer uma boa orientação para obter uma agricultura bem sucedida(CROPX,2024).
Figura 1:Sensor de solo Oxycrop
Fonte: ReTHINKINGworks (2024)
Este é o desing do sensor de solo Oxycrop, da empresa Cropx.
E por fim, o ultimo desafio dos mais enfrentados pelos agricultores são as ervas daninhas, que apesar dos avanços nas práticas agrícolas, as ervas daninhas causam declínios significativos no rendimento e na qualidade das culturas. Cerca de 1.800 espécies de ervas daninhas reduzem a produção vegetal em cerca de 31,5%, levando a perdas econômicas de cerca de US$ 32 bilhões (R$ 160,47 bilhões) anuais(FORBES,2024).
De acordo com a FORBES, a eliminação de ervas daninhas são fundamentais para evitar que compitam por recursos preciosos com as culturas e a minimizar o uso de herbicidas. Graças à visão computacional, drones e robôs podem agora identificar ervas daninhas entre as culturas com alta precisão. Isso permite o controle direcionado de ervas daninhas, seja mecanicamente ou por meio da aplicação precisa de herbicida.
Já existem empresas que investiram em projetos para que está ideia se tornasse possível, um exemplo é a startup Carbon Robotics que, de acordo com o site AGROLINK, criou veículos equipados com 24 GPUS que utilizam visão computacional baseados em aprendizado profundo para identificar e eliminar ervas daninhas de forma autônoma com lasers de CO2. O produto, chamado Laser Weeder, processa 4,7 milhões de imagens de alta resolução por hora e elimina 5 mil ervas daninhas por minuto. A empresa possui um conjunto de dados com 25 milhões de plantas rotuladas e mais de 30.000 modelos de culturas e ervas daninhas. Atualmente, a Carbon Robotics fornece suas máquinas para renomados produtores dos EUA, como Taylor Farms, Cal-Organic e Braga Fresh(GOTTEMS,2024).
3.2 VANTAGENS E POTENCIAL LUCRATIVO
O uso de robôs tem concebido grande vantagem para os agricultores no campo, visto que, Máquinas inteligentes podem reduzir o uso de energia e insumos, como fertilizantes e pesticidas, ao aplicá-los de forma mais direcionada e eficiente, diminuindo o desperdício e os custos(BLACKMORE,2016) e também de forma mais rápida e precisa.
Falando em roubos, temos também os Veículos Autônomos, como os tratores telemáticos que a IA vem levando a outro nível como por exemplo, em caso de chuva forte, esses veículos poderão decidir interromper suas atividades, como alterar o trajeto e seguir para um local mais adequado. O processo pode ser acompanhado remotamente pelo produtor e seus colaboradores via smartphone(SILVA,L.2024).
.Outra grande vantagem é o monitoramento em tempo real que permite melhorar a precisão e a produtividade agrícola, os agricultores podem utilizar a inteligência artificial para detectar pragas, doenças e desnutrição das plantas. Além disso, os sensores de IA podem identificar e direcionar ervas daninhas, decidindo qual herbicida usar na área apropriada. Esses sensores ajudam a prevenir o uso excessivo de herbicidas e o acúmulo de toxinas nos alimentos do dia a dia(SILVA,L.2024), ajudando assim a diminuir os desperdícios com herbicidas.
Os drones também chegaram ao campo, mas não se deixe enganar pelo seu tamanho, eles são capazes de trazer informações muito importantes para os agricultores, segundo o site NUTRIÇÃO DE SAFRAS, atráves de drones, pode ser feita uma analise de deficiência nutricional nas plantas, identificando assim os principais sintomas de forma visual, tais como: descoloração, enrugamento, necrose e até mesmo o pontilhamento, que só é observado olhando bem atentamente.
Os agricultores também tem agora acesso a previsões de temperatura, vento, radiação solar e precipitação. O sistema é baseado em informações de propriedades locais. É mais fácil saber exatamente quais partes de uma cultura requerem maior irrigação ou uso de fertilizantes – uma técnica comum na agricultura de precisão.(SILVA,L.2024).
Essas são apenas algumas das mais importantes vantagens oferecidas pela IA para uma melhor experiência do agricultor no campo, que trazem não só vantagens, mais uma melhor eficiência e aproveitamento do campo e uma menor perda de recursos, contribuindo assim para um potencial de lucro.
3.3 DESVANTAGENS
Quando se pensa em desvantagem sobre esses tipos de tecnologia, uma das principais que vem a mente é o custo, de acordo com uma postagem do site ECYCLE enquanto alguns agricultores mostram-se otimistas sobre um futuro de alta tecnologia, outros se perguntam se aqueles com menos capital, baixa disponibilidade de banda larga e habilidades de TI e acesso a conselhos sobre como usar a tecnologia poderiam se beneficiar, ele comenta também sobre o possível desemprego, visto que, com robôs e softwares avançados as fazendas não precisaram de tantos funcionários, já que uma vez comprado, só será necessário manter a manutenção.
Segundo ROMANI, por outro lado, a implementação da tecnologia promete aumentar a renda tanto dos trabalhadores menos quanto dos mais qualificados, em todos os cenários. No mais agressivo, os menos qualificados terão aumento de 7% na renda, enquanto os mais qualificados verão esse número crescer em 14,72%. No mercado geral, o aumento de renda será de 9,26%.
Algumas dessas desvantagens podem ter outra saída, como por exemplo a do alto custo, empresas especializadas ou terceirizadas podem oferecer seus trabalhos ao pequeno produtor como uma espécie de aluguel, como por exemplo, do drone de pulverização, já existem diversas empresas que fornecem este tipo de serviço no mercado, podendo agradar assim, agricultores de pequeno, médio e grande porte.
CONCLUSÃO
Ao longo deste trabalho, ficou evidente que a Inteligência Artificial (IA) representa um avanço tecnológico de grande impacto na agricultura, oferecendo soluções inovadoras para os desafios contemporâneos do setor. A IA não apenas aprimora a produtividade e eficiência das operações agrícolas, mas também contribui para a sustentabilidade, possibilitando um uso mais inteligente e preciso dos recursos naturais, como água e fertilizantes, e reduzindo a necessidade de insumos químicos ao identificar e controlar pragas e doenças de maneira mais eficaz.
As vantagens dessa integração são expressivas: monitoramento contínuo e preciso das plantações, automação de tarefas rotineiras e coleta de dados detalhados que auxiliam os agricultores na tomada de decisões informadas. Tais benefícios, entretanto, vêm acompanhados de desafios significativos, entre eles o custo elevado para a implementação de tecnologias avançadas, a necessidade de infraestrutura adequada e o impacto potencial sobre a força de trabalho rural.
Além disso, o cenário da IA na agricultura demanda adaptações em políticas públicas e investimentos em capacitação dos agricultores para que possam explorar as tecnologias disponíveis e obter o melhor retorno em suas propriedades. A partir das evidências e análises apresentadas, percebe-se que, para que o potencial da IA seja plenamente realizado, é essencial que pequenos e médios agricultores também tenham acesso às tecnologias, seja por meio de parcerias, programas de incentivo ou serviços de aluguel de equipamentos de alta tecnologia.
Em conclusão, embora a implementação da IA na agricultura ainda enfrente barreiras, sua capacidade de transformar o setor é incontestável. A adoção de soluções inteligentes no campo não apenas promove um setor agrícola mais robusto e sustentável, mas também se alinha às necessidades globais de produção de alimentos, possibilitando que a agricultura continue desempenhando seu papel vital em um mundo em crescimento populacional. Com o desenvolvimento contínuo dessas tecnologias e o apoio adequado, a IA poderá transformar a agricultura em uma atividade ainda mais produtiva e sustentável, atendendo às demandas futuras de forma responsável e eficaz.
REFERÊNCIAS
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Araraquara- UNIARA. Araraquara-SP. Email: alsilva@uniara.edu.br
³Fabiana Florian. Coorientador. Docente Curso de Engenharia de Computação da Universidade de Araraquara- UNIARA. Araraquara-SP. Email: fflorian@uniara.edu.br