A agricultura consome mais de 70% do uso anual de água no mundo. Com pequenas fazendas produzindo quase 80 por cento dos alimentos para o mundo em desenvolvimento, garantir a qualidade e a segurança do nosso abastecimento de água é fundamental. A análise ambiental para a agricultura geralmente depende de testes de laboratório caros e demorados, realizados longe da fazenda. Como resultado, a análise química é rapidamente desatualizada e limitada a um pequeno número de amostras.

Minha equipe decidiu encontrar uma maneira de simplificar o processo de teste e tornar acessível aos pequenos agricultores o monitoramento da saúde do solo e da água. Nosso protótipo, o AgroPad, permite tempo real, na localização, análise química de uma amostra de solo ou água, usando IA.

Então, como isso funciona?

Uma gota de água ou amostra de solo é colocada no AgroPad, que é um dispositivo de papel do tamanho de um cartão de visita. O chip microfluídico dentro do cartão realiza no local uma análise química da amostra, fornecendo resultados em menos de 10 segundos.

O conjunto de círculos no verso do cartão fornece resultados de testes colorimétricos; a cor de cada círculo representa a quantidade de um produto químico específico na amostra. Usando um smartphone, o agricultor então tiraria uma única foto do AgroPad usando um aplicativo móvel dedicado e receberia imediatamente um resultado de teste químico.

AgroPad:"AI no limite"

Esta abordagem de computação "IA on the edge" usa aprendizado de máquina e algoritmos de visão de máquina para traduzir a composição de cor medida e intensidade em concentrações de produtos químicos na amostra, tornando-o mais confiável do que testes baseados apenas na visão humana. Os dados de teste podem ser transmitidos simultaneamente para uma plataforma de computação em nuvem e rotulados com uma etiqueta digital que identifica o tempo de forma exclusiva, localização e resultados da análise química. A plataforma em nuvem permite o gerenciamento e integração de milhões de testes individuais realizados em vários horários e locais. Este é um recurso importante para monitoramento, por exemplo, a mudança na concentração de fertilizantes em uma determinada região ao longo do ano.

Atualmente, temos uma solução de protótipo de cinco parâmetros para testes de solo e água que mede o pH, dióxido de nitrogênio, alumínio, magnésio e cloro. Estamos continuamente ampliando a biblioteca de indicadores químicos disponíveis para implantação; cada AgroPad pode ser personalizado com base nas necessidades de cada usuário.

Uma vez que os testes em papel podem ser realizados de forma confiável por não especialistas, a coleta de dados públicos com digitalização instantânea em sensoriamento químico torna-se uma possibilidade real. Junto com o baixo custo, produção em massa do dispositivo baseado em papel e implantação em larga escala por meio de tecnologias móveis e em nuvem, o protótipo exploratório pode revolucionar a agricultura digital e os testes ambientais.

Esta história foi republicada por cortesia da IBM Research. Leia a história original aqui.