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Hoje São Paulo

Nova tecnologia ajuda no combate a doenças e pragas da agricultura

Publicado em 20 janeiro 2018

São Paulo (Agência Hoje) – O Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da USP São Carlos, desenvolveu uma técnica capaz de identificar por meio de inteligência artificial quais insetos estão em determinada área por meio do reconhecimento automático, ajudando na prevenção de doenças e pragas agrícolas.

A pesquisa propiciou o desenvolvimento de dois produtos: um sensor e uma armadilha, que podem contribuir grandemente para a saúde e agricultura, sem prejudicar espécies benéficas, como por exemplo, abelhas. Pelo baixo custo de produção, as peças têm a possibilidade de serem comercializadas em larga escala.

As peças criadas pelo Instituto além do baixo preço apresentam melhorarias em comparação com as anteriores. “Para medir a densidade dos insetos que há numa região, por exemplo, já existe uma armadilha não seletiva, ou “armadilha adesiva”, afirmou o coordenador da pesquisa, Gustavo Batista.

A falta de seletividade da armadilha adesiva apresentava falhas, pois prendia tanto as espécies nocivas quanto as positivas para a saúde. Identificando esse defeito os pesquisadores aperfeiçoaram a nova tecnologia para que seja mais eficiente, sobretudo no combate aos mosquitos de gênero Anopheles, vetores da malária, e aos mosquitos do gênero Aedes, vetores da dengue e da febre amarela.

Como funciona o Sensor

O sensor a laser usado para identificação dos insetos funciona da seguinte forma: ao atravessar a luz emitida pelo laser, as asas do mosquito impedem, parcialmente, a passagem da luz e, por estarem em movimento, causam pequenas variações, que são captadas pelos fototransistores. Essas variações são filtradas, amplificadas e gravadas por meio de uma placa eletrônica de circuito.

Cada espécie analisada produz um sinal ligeiramente diferente da outra, o que possibilita aos pesquisadores compararem, computacionalmente, os sinais de cada uma, identificando as diferentes espécies. Os sinais obtidos pelo sensor são bastante similares a sinais de áudio. A diferença é que os dados obtidos não são originários de variação nas ondas sonoras, mas sim da variação da luz. A vantagem disso é que o sensor é totalmente surdo para qualquer agente que não atravesse a luz do laser, portanto, não sofre interferência externa, como sons de pássaros, carros ou ruído dos aviões.

Um fator adicional importante do sistema é que sua produção tem um custo muito baixo. “É possível produzir o sensor investindo-se cerca de R$ 30, por isso, o equipamento pode ser amplamente comercializado”, disse o professor.

Além dos mosquitos da dengue e da malária, a pesquisa também coletou dados e criou sistemas de reconhecimento automático para as seguintes espécies: mosca-de-banheiro, mosca-da-fruta, mosca doméstica, joaninha, besouro, abelha, entre outros. O trabalho mostrou, ainda, que é possível diferenciar mosquitos vetores de doenças dessas outras espécies com uma percentagem de acerto entre 98 e 99%.

Como funciona a armadilha inteligente

Primeiramente, o inseto precisa ser atraído para a armadilha. Batista explica que, para isso, pode-se usar um atrativo como o dióxido de carbono, substância capaz de atrair as fêmeas de mosquitos: “Quando um mosquito se aproxima da entrada do dispositivo, ele é puxado pelo fluxo de ar em direção ao sensor a laser, já que existe um pequeno ventilador acoplado à armadilha”.

Depois de entrar na armadilha, o inseto passa pela luz do laser emitida pelo sensor, tal como explicado anteriormente. A diferença é que, no caso da armadilha, há uma porta que pode capturar o inseto ou deixá-lo sair, dependendo da avaliação que será feita pelo sensor.

“É o sensor que vai decidir se prende ou solta o inseto. Se o inseto fica preso, o ar o empurra para uma segunda câmara, onde é retido pelo papel adesivo”, completou o pesquisador. Dessa forma, na armadilha inteligente, ficam grudados no papel apenas os insetos desejados, o que possibilita estimar com facilidade sua densidade populacional.

Para tornar o sensor capaz de decidir qual espécie deve ser capturada e qual deve permanecer livre, é preciso empregar técnicas de aprendizado de máquina. Entra em campo a inteligência artificial.

“O sensor pode classificar qualquer espécie de inseto, para isso é necessário que sejam coletados exemplos das espécies desejadas”, considerou o mestrando do ICMC, Diego Furtado Silva, um dos pesquisadores do projeto. Ele explica que, com esses exemplos, são obtidos dados sobre cada espécie, os quais fornecem um conhecimento prévio a respeito de como funciona o batimento das asas de cada uma. Assim, é possível desenvolver algoritmos (sequências de comandos em um computador), possibilitando ao sensor reconhecer quando é o momento de capturar uma espécie e quando é o momento de dispensá-la.

Iniciativa e resultados

A pesquisa teve início em 2011, quando o professor Batista estava fazendo seu pós-doutorado na Universidade da Califórnia, em Riverside, nos Estados Unidos. Nessa época, o Laboratório de Inteligência Computacional (LABIC) do ICMC estabeleceu uma parceria, que dura até hoje, com pesquisadores da universidade norte-americana.

Naquela época, o trabalho foi financiado pela FAPESP e pela Fundação Bill and Melinda Gates, cujo objetivo é apoiar pesquisas altamente inovadoras. Na ocasião, o objetivo da pesquisa era criar um sensor específico para os vetores da malária. Segundo dados da Fundação, a doença ocorre em cerca de 100 países em todo o mundo. Estima-se que 207 milhões de pessoas sofreram com a doença em 2012, e aproximadamente 627 mil morreram.

Hoje, ainda com financiamento da FAPESP, o trabalho conta com a colaboração da professora do ICMC Solange Rezende, além do professor da Universidade da Califórnia, em Riverside, Eamonn Keogh, e do fundador e presidente da Isca Technologies, Agenor Mafra-Neto. Também colaboraram para a pesquisa os seguintes alunos do ICMC: o doutorando Vinícius Souza, e os mestrandos Denis Reis, Cristiano Lemes e Luan Soares. Além dos doutorandos norte-americanos, Yanping Chen, Adena Why, Moses Tataw, Bing Hu e Yan Hao.

Com informações do ICMC/USP*