A designada “Maçã de Alcobaça” integra os frutos Casa Nova, Golden Delicious, Red Delicious, Gala, Fuji, Granny Smith, Jonagold, Reineta e Pink. Nas variedades da “Maçã de Alcobaça”, os elevados teores de acidez total propiciam um equilíbrio entre açúcares e ácidos orgânicos, conferindo a estes frutos o aroma e sabor agridoce, que as diferencia de outras variedades. Este equilíbrio, responsável pela maior frescura e sucosidade da “Maçã de Alcobaça”, traduz a resultante das condições particulares de temperatura e humidade condicionadas pela proximidade do mar e a limitação natural imposta pelo sistema montanhoso Aire-Candeeiros-Montejunto que se desenvolve de norte para sul paralelamente ao oceano. Também as condições ecológicas específicas da zona de produção da “Maçã de Alcobaça”, se traduzem numa elevada consistência e textura crocante da polpa, com coloração vermelha da epiderme com lentículas ou lenticelas bem marcadas e abertas e da presença de carepa fechada na fossa ou cavidade peduncular
A produção nacional de maçã cresceu de 212.000 ton em 2010 para 305.000 ton em 2020, o que determinou o incremento dos índices de exportação (entre 2010-2014 e 2015-2019 Portugal, 9% e 18%, respetivamente). A Federação Nacional das Organizações de Produtores (FNOP), tem como principal objetivo a defesa e representação dos interesses das Organizações de Produtores (OP) de frutas e hortícolas, agrupando a larga maioria dos produtores de maçã da Região Oeste, com uma produção em torno das 100.000 ton/ano.

Neste contexto, apesar da grande importância económica que esta espécie tem adquirido, e embora já existam diversos estudos e projetos desenvolvidos com enfoque na sua produção e desenvolvimento das caraterísticas que as distinguem das demais, faltam instrumentos de apoio à gestão que otimizem de forma simples e agregadora todos os parâmetros que fazem variar a qualidade do produto final nas explorações agrícolas. 
Assim, identificada esta oportunidade de alavancagem, nesta candidatura propõe-se a agregar todo o conhecimento já existente nas comunidades científica e agrícola para desenvolver uma poderosa ferramenta de apoio à gestão, recorrendo-se a tecnologias de última geração como Big data, Internet of Things, Cyber Physical Systems, sistemas de redes de sensores com algum apoio robótico recorrendo se a braços mecânicos, que juntamente com  técnicas de inteligência artificial vão desenvolvendo ao longo do tempo capacidades de automação, que potenciem não só as características únicas deste produto, como a minimização de custos de produção e riscos ambientais associados. Pretende-se que a incorporação deste tipo de novas tecnologias na atividade agrícola seja um o caminho para tornar esta atividade mais inclusiva promovendo a cooperação intergeracional e desta forma ser mais aliciante para jovem e capaz de promover a igualdade de género.

Pretende-se ainda valorizar o produto em novos nichos de mercado com um sistema de gestão em consonância com os emergentes critérios e necessidades dos consumidores cada vez mais exigentes e mais familiarizados com as novas tecnologias.
A incorporação de tecnologia de apoio à produção sustentável (i.e., de acordo com os princípios da designada agricultura de precisão) é uma realidade nas atuais linhas orientadoras da política agrícola comum pelo que, equacionando o princípio da eco-eficiência, constituirá um fator diferenciador e de mais-valia económica. 
De facto, a adoção deste tipo de tecnologias irá potenciar uma melhor qualidade do produto final, quer nas suas características, quer para a saúde do consumidor, assim como um menor risco de poluição e uma maior rentabilidade por via de uma gestão muito mais precisa de todas as operações agrícolas a realizar. Assim, apresentando a “Maçã de Alcobaça” uma crescente produção, a salvaguarda de elevados padrões de qualidade do produto alinhados com os novos padrões de exigência e a otimização da sua produção, com incorporação da tecnologia tal como se apresenta nesta proposta, constituirá uma mais-valia determinante para obtenção de ganhos de competitividade.

 

Propõe-se a Investigação e Desenvolvimento de um sistema de gestão inteligente, para apoio à tomada de decisão em ambiente agrícola. Pretende se o desenvolvimento de uma plataforma IoT (Internet of Things) que, conjuntamente com técnicas de computação inteligente, suportam a análise e predição de comportamentos nas culturas agrícolas.
Numa fase preliminar será feito um levantamento das exigências eco-fisiologicas, assim como de todos os fatores que podem condicionar a qualidade do produto final, a par das condições de partida do sistema (nomeadamente, caraterísticas topográficas e condições edafoclimáticas – com destaque para o tipo e composição química de solo, tipologia química da água e microclima específico).
A monitorização em tempo real de fontes heterogéneas como: sensores de precisão (para monitorização de macro e micronutrientes, teor hídrico, pH e condutividade do solo) estrategicamente colocados nas culturas, captação de imagens com recurso a drones, e estações meteorológicas, com introdução de modelos de análise de dados baseados em Inteligência Artificial (IA), como algoritmos de aprendizagem automática, contribuem para extrair padrões e conhecimento do espaço agrícola, sendo uma ferramenta essencial para tomar decisões cirúrgicas, melhorando práticas e processos, com vista ao aumento da produtividade das suas culturas, poupando-se assim no recurso a água, fertilizantes, fitofármacos e energia e potenciando as características de qualidade do produto com menor impacto ambiental.

Assim propõem se 7 níveis monitorização:

- solo com índices de profundidades pré definidas;
- água (do solo ou de irrigação);
- dendrómetros instalados nas arvores;
- ar (junto ao solo a na copa da arvore);
- imagens de NDVI e multiespectral captadas por drones 
- fotografias captadas pelos sistemas instalados ou drones;
-dados meteorológicos (recolhidos localmente e por estações meteorológicas de referencia)

As principais metas são: i) a aquisição e armazenamento de dados provenientes de diferentes fontes de monitorização, criando uma ontologia comum e transversal para análise de acordo com a cultura especificada; ii) possuir uma ferramenta tecnológica capaz de analisar os dados recolhidos, baseada em computação inteligente, com capacidade de aprendizagem e de automação. Para o efeito, será usado como base uma plataforma de IoT, e desenvolvida uma camada de abstracção, fornecendo uma ferramenta robusta, escalável e independente de interfaces externas; iii) a criação de uma interface web user friendly, para aplicação da ferramenta, fornecendo visualização dos dados/informação sobre o espaço agrícola em questão; 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 das culturas, em ambiente real; 
O projeto está alinhado com os principais conceitos da atualidade, tais como: Agricultura 4.0 e a sua ligação com sistemas tecnológicos e de comunicação, IoT, IA onde a computação de alto desempenho permite quantificar e entender processos intensivos de dados, Big Data onde a grande quantidade de dados é convertida em features para modelos de IA e a Business Inteligence (BI), que permite compilar estrategicamente os dados.

A validação do sistema obedecerá às seguintes abordagens complementares:

Realização de testes laboratoriais e de campo (com recurso a índices de fluorescência in vivo e análise de gases por infravermelho) que confrontem e validem os dados medidos em campo pelos sensores instalados; e (ii)  recurso a sistema de sensores de alta precisão por forma a serem validados todos os dados recolhidos pelo sistema de monitorização e onde todas as ações serão monitorizadas e validadas por imagens recolhidas por drones (NDVI e multiespectrais) que poderão validar se a reação da planta corresponde ao esperado pela devida ação.; e (iii) controlo laboratorial da qualidade do produto final(reologia, perfis de glícidos proteína, micro e macro nutrientes, colorimetria e características sensórias).

O Departamento de Ciências da Terra (DCT) como unidade de investigação da Faculdade de Ciências e Tecnologia – Universidade Nova de Lisboa será o principal responsável pelas análises laboratoriais, no que toca aos parâmetros relevantes para o crescimento adequado da cultura. As análises serão em vários níveis tais como o no solo (micro e macro nutrientes, tipo e teor de solo, matéria orgânica, pH, condutividade) na água (pH, condutividade – TDS, oxigénio dissolvido, potencial redox, catiões – Na, K, Ca, Mg e aniões – HCO3^- ; SO4 ^2-;  Cl , NO3^-, PO4 ^2-), a nível da planta (caracterização cinética de micro e macro nutrientes, quantificação de fotoassimilados com análise por infra vermelhos e florescência, estado hidro da cultura, colometria CIELAB e índice de permeabilização tecidular para a deteção de potenciais stresses. Todas as análises descritas anteriormente serão fundamentais para a validação e ajuste das tarefas da vertente tecnológica. A DCT será responsável pela instalação do hardware de monitorização a nível de sensores no solo, água, ar, planta e condições atmosféricas através de estações meteorológicas. Para além da validação dos dados pelas análises laboratoriais, o DCT terá um papel fundamental na interpretação dos dados na perspetiva agrícola de forma a que os mesmos possam ser tratados alimentando o modelo de suporte à decisão. Esta plataforma será a base para o desenvolvimento de um algoritmo inteligente cujos outputs serão visíveis através de uma interface web de fácil acesso e visualização, direcionada para o produtor. Adicionalmente a DCT será ainda responsável pelo alojamento de toda a infra estrutura de software quer a nível da base de dados, servidor e plataforma de Internet of Things (IoT), assim como todos os protocolos de comunicação do hardware no terreno com a cloud.

O DCT levará a cabo as ações de divulgação e disseminação dos resultados do projeto junto da comunidade científica, através da elaboração de teses de mestrado, artigos em jornais da especialidade e participação em conferências científicas do setor agrícola bem como através de empresas parceiras, promover o projeto através da participação em feiras tecnológicas do setor de IoT, Big Data e Inteligência Artificial ligada a agricultura de precisão. Adicionalmente serão usados canais de divulgação do BCSD (Business Council for Sustainable Development) e Sinestecnopolo. A Federação Nacional das Organizações de Produtores (FNOP) irá ter também um papel fundamental a nível de promoção dos resultados do projeto, junto dos principais produtores e players do sector agrícola, e em específico do produto em estudo através da participação em conferências e divulgação através dos seus meios próprios. No entanto desempenharão também, à semelhança do DCT, tarefas a nível da interpretação e análise dos dados recolhidos com o intuito de direcionar os mesmos para os requisitos específicos do produto final a fim de calibrar o modelo a desenvolver para melhor servir os produtores desta cultura em específico. Os produtores a integrar no projeto serão responsáveis pela cedência do espaço e todo o apoio logístico à implementação de hardware de monitorização assim como fornecer os inputs técnicos de gestão da cultura com base nos resultados do trabalho da monitorização em conjunto dos restantes parceiros do consórcio. Os produtores desempenharão também um papel importante para a divulgação dos resultados do projeto junto do sector para uma melhor integração da solução a desenvolver no mercado, promovendo assim uma rápida aceitação da tecnologia no setor agrícola com base em resultados e opinião dos casos de uso práticos do presente projeto. O Centro Operativo COTHN desempenhará também o papel da divulgação do projeto e seus resultados junto dos seus meios próprios de divulgação para uma maior projeção. Será também o elemento agregador de todas as partes envolvidas, contribuindo também para a definição estratégica da aplicabilidade dos trabalhos com base nas principais diretrizes nacionais e europeias relacionadas com a agricultura 4.0 e a inserção da tecnologia no sector.