Com um crescimento de 14% desde o recenseamento agrícola de 2009, a pastagem de longa duração, isto é permanente (PA), representa cerca de 60% da Superfície Agrícola Útil (SAU) existente no território nacional.  Em particular, a PA biodiversa potencia uma melhoria da alimentação animal, com menor impacto ambiental, promove o bem-estar animal para além de contribuir para o sequestro de carbono. O melhoramento das pastagens permanentes de qualidade, quando corretamente englobadas no sistema agro-silvo-pastoril visando a sua sustentabilidade ecológica vão de encontro ao que se pretende alcançar com os Eixos Estratégicos da Agenda de Inovação para a Agricultura 2020-2030 e com os objetivos específicos da PAC pós 2020, nomeadamente:

a)     Redução da utilização de compostos químicos (herbicidas, pesticidas) e a aplicação de adubos químicos azotados, de acordo com o princípio da eco-eficiência;

b)     Proteção do ambiente e da biodiversidade dentro da Estratégia Nacional de Conservação da Natureza e Biodiversidade para 2030;

c)      Mitigação das alterações climáticas ao promover o incremento do sequestro de carbono e o aumento da matéria orgânica no solo, o que se enquadra no Roteiro para a Neutralidade Carbónica 2050 e no Programa de Ação para a Adaptação às Alterações Climáticas;

d)     Diminuição da pegada carbónica da atividade por via da diminuição da utilização de rações importadas;

e)     Aumentar a sistemas de produção através de uma maior utilização das tecnologias de precisão;

f)      A implantação destas melhorias de qualidade da alimentação animal em modo extensivo, terá forçosamente de englobar os diversos stakeholders, desde a investigação, passando pelos agricultores e pelas empresas

Todavia, a dificuldade inerente ao controlo deste tipo de pastagens, que usualmente assentam sobre solos de aptitude agrícola marginal, é atingir um nível de rentabilidade desejável e em simultâneo garantir os objetivos de sustentabilidade e bem estar animal enumerados anteriormente. No panorama atual, é manifesta a insuficiência de instrumentos de tecnologia avançada os quais são absolutamente necessários aos novos desafios de gestão eco-sustentável e económica colocados ao agricultor.

A pastagem permanente é sujeita a diversos fenómenos naturais ou humanos que poderão contribuir para a sua degradação ao longo do tempo caso esta não seja devidamente monitorizada e intervencionada no sentido de lhe aplicar as correções sempre se estas sejam necessárias. Dada a complexidade da tarefa, identifica-se a oportunidade de se construir um sistema ciber-físico (Cyber Physical System, CPS) cujo um dos principais elementos é existência de uma plataforma, distribuída na nuvem, de apoio à gestão que agregue os diferentes níveis de conhecimento existentes capazes de auxiliar a tomada de decisão de todas as operações e correções. Este CPS, peça fundamental para territórios mais sustentáveis,  assenta numa fusão de dados sensoriais disponibilizados por diversas fontes nomeadamente, do processamento e interpretação de imagens (drones, camaras instaladas e imagens de satélite) apoiada por sensores e atuadores no terreno (interligados através de uma rede de internet das coisas, IoT) que permitam acompanhar o estado, evolução e caracterização temporal das pastagens corelacionando com o pastoreio animal. O desenvolvimento deste CPS assenta na utilização das mais recentes tecnologias de algoritmia avançada, suportada em inteligência artificial (IA), computação distribuída e no dispositivo remoto (edge computing), com mecanismos avançadas de segurança baseados em blockchain. A previsível e enorme quantidade de dados (big data) implica a utilização de inteligência artificial (IA) que contribui para a síntese de uma interface gráfica simples e intuitiva com aconselhamento efetivo ao produtor.

Pretende-se o desenvolvimento de um sistema de monitorização e gestão inteligente, para apoio à tomada de decisão no âmbito das pastagens permanente e respetivo pastoreio. Equaciona-se o desenvolvimento de uma plataforma baseada em IoT que conjuntamente com técnicas de computação inteligente e fusão de dados, suportam a análise e predição de evolução nas pastagens, criando-se assim um novo conceito de plataforma cibernética, um Cyber Physical System (CPS), para territórios sustentáveis, e com mecanismos de segurança baseados em blockchain.

Numa fase preliminar, consubstancia-se uma seleção de espécies adequadas e fatores que tenham impacto na qualidade das pastagens permanentes, tais como o tipo de solo, existência de água, espécies predominantes, caraterísticas topográficas e altimetria.

A monitorização em tempo real de um conjunto heterogéneo de fontes tais como, sensores de precisão estrategicamente colocados na pastagem, captação de imagens através de drones, e estações meteorológicas, juntamente com modelos de análise de dados baseados em Inteligência Artificial (IA), como algoritmos de aprendizagem automática, contribuem para extrair padrões e conhecimento da zona de pastagem, sendo essencial para tomar decisões cirúrgicas, melhorando práticas e processos para incremento da produtividade, poupando-se no recurso a água, fertilizantes, fitofármacos e energia.

O sistema caracteriza-se pela diversidade de informação e dados recolhidos. Ao nível a imagem propõe-se a integração de diversas fontes nomeadamente de drone equipado com câmara multiespectral, câmaras fixas instaladas no terreno ou satélite. As fusões destas imagens com dados de sensores distribuídos pelo terreno alimentam os algoritmos de IA. Em complemento, e numa lógica de amostragem, a análise do solo com índices de profundidades pré-definidas, água (do solo ou valas) , ar (junto ao solo e à planta). Os dados serão cruzados com dados meteorológicos (recolhidos localmente e por estações meteorológicas de referência).

Neste contexto, pretende-se i) a aquisição e armazenamento de dados provenientes das diferentes fontes de monitorização, criando uma ontologia comum e transversal, para análise de acordo com as culturas especificadas; ii) possuir uma ferramenta tecnológica para análise dos dados recolhidos, baseada em computação inteligente, com capacidade de aprendizagem e de automação. Para o efeito, recorrer-se-á a uma plataforma de IoT, e desenvolvida uma camada de abstração, fornecendo uma ferramenta robusta, escalável e independente de interfaces externas; iii) criação de uma interface web, para aplicar a ferramenta, para visualização dos dados/informação sobre o espaço agrícola em análise; iv) desenvolvimento de um sistema de apoio à decisão baseado em recomendações e alertas para o agricultor; v) criação de ferramenta de automação baseada no sistema inteligente de análise de dados e requisitos.

O projeto está alinhado com os principais conceitos de eco-sustenbilidade e eco-eficiência, suportado em sistemas tecnológicos e de comunicação de última geração.

Para validação do sistema, adotam-se duas abordagens: (i) validação em ambiente de campo (estado ecofisiológico do coberto vegetal – i.e., caracterização de fotoassimilados com análise por infra vermelhos e índice de fluorescência, estado hídrico das pastagens, colorimetria CIELAB, índice de permeabilização celular) laboratorial (caraterização nutricional do pasto: teor glicídico e proteico) que confrontem e validem os dados medidos em campo pelos sensores instalados e resultados obtidos pelos algoritmos de interpretação de imagem desenvolvidos; e (ii) validação em caso de uso real, onde o sistema será aplicado em campos experimentais, recorrendo se a cortes e contagens de volume e espécies por forma a serem validados todos os dados recolhidos pelo sistema de monitorização  de imagem e onde todas as ações serão monitorizadas e validadas por imagens recolhidas por drones (NDVI) que poderão validar  ainda o estado de evolução da pastagem.