Nadir Rodrigues e Marcos Vicente
DE CAMPINAS E JAGUARIÚNA (SP)
Pesquisadores, estudantes, técnicos agrícolas e produtores rurais agora têm à disposição uma base com imagens com a correta descrição fitopatológica dos principais sintomas de doenças e sinais de várias culturas agrícolas. A base, conhecida como repositório Digipathos, é gratuita e está disponível para acesso público pela internet.
São quase três mil fotografias digitais das principais culturas de interesse comercial, como soja, café, arroz, feijão, trigo, milho e frutíferas, entre outras, que podem ser consultadas e baixadas, para uso especialmente em trabalhos técnicos, acadêmicos e de pesquisa. O repositório já vem sendo usado pela comunidade científica internacional na África, China e Índia, além do Brasil.
Esse catálogo de imagens de doenças que atacam as espécies vegetais é extremamente relevante para facilitar o diagnóstico precoce. A ação é fundamental para garantir a segurança alimentar e evitar prejuízos, mas o monitoramento constante das plantas no campo torna-se inviável, dependendo da extensão da cultura e da habilidade humana para detectar as enfermidades.
“Uma base de dados com imagens ilustrativas de doenças de plantas auxilia sobremaneira os profissionais envolvidos com a produção agrícola, pois eles frequentemente se deparam com problemas fitossanitários em suas lavouras cujo diagnóstico é difícil ou que geram dúvidas”, afirma Flávia Rodrigues Patrício, pesquisadora do Instituto Biológico (IB), do estado de São Paulo. “O diagnóstico correto é fundamental para que sejam acertadas as decisões com relação às medidas de controle e manejo”, complementa.
Doenças similares podem ser causadas por patógenos diferentes. Por exemplo, na cultura do cafeeiro, a seca de ramos pode ser provocada tanto pela mancha de phoma, uma doença causada por um fungo, Phoma tarda, como pela mancha aureolada, uma doença causada por uma bactéria, Pseudomonas syringae pv. garcae, ou ainda por fatores abióticos, como excesso de carga e deficiências na nutrição. “Caso haja erro no diagnóstico, as medidas corretas não serão aplicadas a tempo e os produtores poderão sofrer consideráveis prejuízos”, detalha a pesquisadora.
Diagnóstico automático
A base foi criada para também servir de referência ao desenvolvimento de métodos para detecção e reconhecimento automático de doenças em plantas. A ideia é ampliá-la com sintomas e descrições detalhadas das causas e consequências de cada doença. “Todas as imagens foram rotuladas por fitopatologistas experientes, fornecendo assim dados confiáveis para treinamento dos algoritmos desenvolvidos”, explica o pesquisador da Embrapa Informática Agropecuária Jayme Barbedo, que coordena o Digipathos.
Os pesquisadores Bernardo Halfeld, Kátia Nechet e Daniel Terao, da Embrapa Meio Ambiente (SP), participaram do processo de alimentação do banco e concordam que o diferencial desse tipo de tecnologia é a grande variabilidade de sintomas contidos, que pode ser traduzida em uma maior precisão no diagnóstico final.
Nechet observa que os sinais e sintomas de doenças de plantas que anteriormente eram descritos somente em livros, às vezes sem o acompanhamento de alguma imagem, dificultavam o entendimento, prejudicando um diagnóstico preciso. “Agora, por meio de imagens digitais, a identificação de problemas fitopatológicos no campo será facilitada com maior agilidade. Essa rapidez na diagnose contribuirá para a redução das perdas no setor produtivo”, conclui.
O pesquisador Bernardo Halfeld explica que a ferramenta foi pensada para auxiliar diretamente no reconhecimento de padrões específicos de doenças, sejam eles ocasionados por fatores bióticos, ou seja, por ação de microrganismos (por exemplo: vírus, fungos, bactérias) ou por fatores abióticos, que são aqueles causados por fitotoxidade ou por influência de elementos do meio ambiente, como radiação solar, temperatura, fatores nutricionais, entre outros.
“O banco vai facilitar o trabalho da pesquisa, uma vez que usa imagens verificadas, determinando com maior precisão o agente causal e a melhor abordagem a ser adotada. É uma ferramenta que opera em todos os níveis e, na prática, vai fornecer subsídios para determinação da melhor forma de manejo, ocasionando redução de aplicações químicas na lavoura, diminuição dos custos de produção, melhoria do controle de doenças e da produtividade, além de apoiar os trabalhos científicos voltados ao tema”, avalia Halfeld.
O banco de dados é resultado de uma parceria entre a Embrapa e o Instituto Biológico, com apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). O uso é livre, desde que seguidas as regras de publicação e citação. Não é permitido o uso comercial, a não ser que ocorra autorização expressa da Embrapa. Para referenciar a base, é necessário citar os autores, conforme termo disponível no repositório.
Tipos de cultura catalogados
Fitopatologistas de 14 centros de pesquisa da Embrapa distribuídos pelo País colaboraram na iniciativa, alimentando o repositório. Além de soja, café, arroz, feijão, trigo e milho, compõem o catálogo: algodão, cana-de-açúcar, sorgo, citros, videiras, abacaxi, cupuaçu, açaí, antúrio, meloeiro, palma de óleo, coqueiro e pimenta-do-reino.
Um app para diagnosticar doenças
Na Embrapa, pesquisas com processamento digital buscam desenvolver tecnologias que apoiem o diagnóstico automático em plantas de interesse comercial e social no Brasil. Por isso, os trabalhos em andamento focam também no desenvolvimento de métodos para gerar diagnósticos confiáveis, executados por computador, a partir de imagens fornecidas pelos usuários. A equipe tem como objetivo criar um aplicativo e um serviço na web para ajudar o produtor rural a identificar diretamente no campo que doença está atacando a lavoura. A primeira versão dessa tecnologia está prevista para ser testada no primeiro semestre de 2019.
Aplicação prática em pesquisas
No Instituto Biológico são desenvolvidas pesquisas envolvendo técnicas de diagnóstico, populações de fitopatógenos, resistência de cultivares, manejo de doenças, controle biológico e controle químico de doenças de plantas, entre outras. A base de dados fornece subsídios para a correta identificação das doenças a serem estudadas, para os pesquisadores, alunos de graduação e pós-graduação envolvidos nas pesquisas, além de técnicos agrícolas, agrônomos e profissionais externos que também colaboram nos estudos.
O repositório também pode ser uma importante ferramenta para outra atividade prestada pelo Instituto Biológico, de exames laboratoriais para o diagnóstico de pragas e doenças mais complexas e de difícil diagnóstico apenas pelos sintomas visuais, reduzindo as dúvidas dos produtores e a necessidade de envio de material para análise. Entre as pesquisas com a cultura do cafeeiro que podem ser beneficiadas por esse material inclui-se o estudo que correlaciona a incidência de doenças e pragas com o clima, realizado em diversos municípios produtores de café do estado de São Paulo, em colaboração com o Instituto Agronômico (IAC), o Instituto de Tecnologia de Alimentos (Ital) e a Embrapa Café.
O trabalho busca orientar os produtores e extensionistas com relação às regiões e épocas do ano mais favoráveis para cada doença, além de detectar possíveis influências de doenças e pragas sobre a qualidade da bebida de café produzida no estado de São Paulo. “Nesse estudo, parceiros externos têm auxiliado no levantamento das doenças e o material disponibilizado na base de dados pode ajudar a sanar dúvidas que frequentemente ocorrem em condições de campo. A base pode auxiliar ainda no treinamento de alunos de graduação e pós-graduação envolvidos nos estudos de controle biológico, químico e manejo de doenças de plantas em condições de campo e casa de vegetação”, diz Flávia Patrício.
A pós-graduanda Juliana Mariana Macedo Araújo, estudante do curso de mestrado em engenharia elétrica, usa o conteúdo em um projeto de pesquisa na área de processamento e análise de sinais, que desenvolve na Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais (PUC Minas). O objetivo é criar um sistema para detecção automática de doenças da soja a partir de imagens da folha da planta, com análise da cor, textura e formato da região lesionada. “A base está me auxiliando muito, uma vez que não encontrei um banco de dados aberto com esse número de imagens disponível”, conta.
Alunos criam novas tecnologias com o Digipathos
Os estudantes Sara Alves de Godoi e Pedro Luiz Goulart de Melo, do curso superior de Tecnologia em Sistemas para Internet da Faculdade de Tecnologia (Fatec) de São Roque (SP), usaram o repositório em seus trabalhos de conclusão de curso. “A intenção era auxiliar os agricultores da região de São Roque na detecção de doenças em frutas e legumes. A aluna elaborou um aplicativo para dispositivo móvel em que o agricultor captura as imagens e envia para um sistema de retaguarda. O aluno elaborou esse sistema para um agrônomo receber essas imagens e responder ao agricultor”, conta o professor do curso Fernando Di Gianni.
Ele lembra que os estudantes estavam com a estrutura da base de dados, no entanto, necessitavam de conteúdo real, como imagens e demais informações sobre as doenças. “Foi aí que entramos em contato com a Embrapa para solicitar acesso ao repositório de imagens, para o agrônomo comparar as imagens recebidas com as do Digipathos, facilitando a identificação de doenças das culturas agrícolas”, declara o professor. “Com esse repositório, podemos incentivar outros alunos a dar continuidade ao trabalho que foi realizado e aprimorar a análise das imagens com técnicas de inteligência artificial, por exemplo”, prevê.
Outros dois trabalhos desenvolvidos na Fatec focaram no monitoramento de culturas hidropônicas e terão continuidade com o desenvolvimento de um aplicativo para dispositivos móveis que coleta dados do sistema de retaguarda e avisa ao agricultor se houve alguma anomalia na cultura. Além disso, a faculdade está incentivando o aperfeiçoamento desses estudos usando aprendizado de máquina. “A interação com a Embrapa é muito produtiva ao permitir que os alunos possam ampliar a base de conhecimento, colaborando para a resolução dos mais diversos problemas encontrados no dia a dia”, analisa Di Gianni. (Da Embrapa Informática Agropecuária e Embrapa Meio Ambiente)
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