Page 1 of 13
Pesquisa no contexto do projeto MANNA Guarapuava
Gladston Kordiak1
, Maria Lu ́ısa Ghizoni Gonzalez 1
, Andrei Strickler 1
1Departamento de Ciencia da Computac ̧ ˆ ao (DECOMP) ̃
Universidade Estadual do Centro Oeste (UNICENTRO)
Alameda Elio Antonio Dalla Vecchia, 838 – Vila Carli – CEP 85040-167 ́
Guarapuava – PR – Brasil
Gladston.k.gk@gmail.com, marialuisaghizoni@unicentro.br, stricklerandrei@gmail.com
Abstract. Guayak ́ı is a producer of shaded yerba mate, which has the purpose of
having a conscious production of yerba mate, thus generating a positive global
impact. The use of technology would have a positive impact, since it could
accelerate the development of shaded production, in addition to modernizing
the process of herbaceous plants, which today is carried out manually. In this
research, a review of existing technologies was carried out, which are relevant to
the cultivation of yerba mate, or in related areas such as forestry and adaptation
adaptation to be used in the context of shaded yerba mate. The search resulted
in a total of 23 articles, which discriminate the most diverse themes in relation to
forestry. they bring to the knowledge several information tools, decision support
and work automation, which will be used as a basis and comparison model for
the project to develop the tools of the company Guayaki.
Resumo. A Guayak ́ı e um produtora de erva mate sombreada, que possui o ́
proposito de ter uma produc ̧ ́ ao consciente de erva mate, gerando assim um im- ̃
pacto global positivo. O uso da tecnologia teria impacto positivo, pois poderia
acelerar o desenvolvimento da produc ̧ao sombreada, al ̃ em de modernizar o pro- ́
cesso das ervateiras que hoje e realizado de forma manual. Nesta pesquisa, foi ́
realizada uma revisao das tecnologias existentes, que s ̃ ao pertinentes ao cultivo ̃
da erva mate, ou em areas correlatas como a silvicultura e tenham capacidade ́
de adaptac ̧ao para serem utilizadas no contexto da erva mate sombreada. A ̃
pesquisa resultou um total de 23 artigos, que discriminam os mais diversos te- mas em relac ̧ao a silvicultura. trazem ao conhecimento diversas ferramentas de ̃
informac ̧ao, suporte a decis ̃ ao e automac ̧ ̃ ao do trabalho, que poder ̃ ao ser uti- ̃
lizadas como base e modelo de comparac ̧ao para o projeto de desenvolvimento ̃
das ferramentas da empresa Guayaki.
1. Introduc ̧ao ̃
A Guayak ́ı e um produtora de erva mate sombreada, que possui o prop ́ osito de ter uma ́
produc ̧ao consciente de erva mate, gerando assim um impacto global positivo. A r ̃ apida ́
formac ̧ao de um ambiente florestal acelera a gerac ̧ ̃ ao de benef ̃ ́ıcios ambientais, como a
captura de carbono, produc ̧ao de ̃ agua limpa, conservac ̧ ́ ao de esp ̃ ecies, enquanto reduz o ́
tempo para a diminuic ̧ao ou eliminac ̧ ̃ ao de processos erosivos, assoreamento de rios etc ̃
[Lacerda 2019].
O sistema de produc ̧ao sombreado possui in ̃ umeros benef ́ ́ıcios, como por exemplo,
a produc ̧ao de ̃ agua e captac ̧ ́ ao de carbono da atmosfera. O cultivo sombreado ̃ e um ́
modelo que tras produc ̧ ́ ao consciente e restaurac ̧ ̃ ao da cobertura florestal [Lacerda 2019]. ̃
Page 2 of 13
Neste estagio pesquisa, foi realizada uma revis ́ ao sistem ̃ atica da literatura, utili- ́
zando a ferramenta Parsifal, a fim de reunir as tecnologias existentes, que sejam pertinen- tes ao cultivo da erva mate, ou que sejam utilizadas em areas correlatas como a silvicultura ́
e tenham capacidade de adaptac ̧ao para serem utilizadas no contexto da erva mate som- ̃
breada.
Esta pesquisa sera utilizada como base para in ́ ́ıcio dos trabalhos de desenvolvi- mento, e ainda para fins de comparac ̧ao para o projeto da Guayaki, onde possam ser ̃
percebidas as vantagens e desvantagens do mesmo em relac ̧ao a outros j ̃ a existentes. ́
2. Descric ̧ao do problema ̃
A erva mate de plantio convencional e cultivada em campos abertos. Para tal ́ e necess ́ ario ́
realizar a derrubada da vegetac ̧ao existente no local onde se pretende plantar os p ̃ es de erva ́
mate. O plantio da erva mate sombreada e uma alternativa para evitar o desmatamento ́
e causar um impacto positivo no planeta, restaurando a cobertura florestal. Segundo La- cerda (2019) o sistema de produc ̧ao sombreado possui in ̃ umeros benef ́ ́ıcios, como por
exemplo, a produc ̧ao de ̃ agua e captac ̧ ́ ao de carbono da atmosfera. ̃
O uso da tecnologia teria impacto positivo, pois poderia acelerar o desenvolvi- mento da produc ̧ao sombreada, al ̃ em de modernizar o processo das ervateiras que hoje ́ e ́
realizado de forma manual.
O objetivo da pesquisa e reunir conhecimentos sobre as tecnologias que est ́ ao em ̃
uso em areas pertinentes a ideia do projeto, ou seja, que possua relac ̧ ́ ao com o cultivo ̃
da erva mate. a fim servir de base para o in ́ıcio do trabalho de desenvolvimento e como
modelo de comparac ̧ao para o projeto da Guayaki. ̃
Este problema pertence ao projeto de pesquisa MANNA Guarapuava, coordenado
pelos professores Maria Lu ́ısa Ghizoni Gonzalez e Andrei Strickler, vinculado a UNI- CENTRO por meio das resoluc ̧oes no 13 CONSET/SEET/G/UNICENTRO, de 9 de se- ̃
tembro de 2020 e no38-CONSET/SEET/G/UNICENTRO, de 19 de novembro de 2020.
3. Materiais e Metodos ́
A seguir sao descritas as etapas, m ̃ etodos, tecnologias e ferramentas utilizadas no desen- ́
volvimento dessa pesquisa.
3.1. Revisao Sistem ̃ atica ́
Uma revisao sistem ̃ atica da literatura ́ e um estudo secund ́ ario com o objetivo de identi- ́
ficar, analisar e interpretar todas as evidencias dispon ˆ ́ıveis de estudos primarios relacio- ́
nados a uma questao de pesquisa espec ̃ ́ıfica. Conforme sugerido por [Kitchenham 2007],
a atividade para realizar uma revisao sistem ̃ atica da literatura envolve o planejamento, a ́
conduc ̧ao e o relato da revis ̃ ao. ̃
Realizar uma revisao sistem ̃ atica da literatura ́ e uma tarefa trabalhosa que exige ́
muito empenho do pesquisador, desenhando o protocolo, ajustando a string de busca,
filtrando os resultados, as vezes mais de mil artigos, selecionando aqueles que atendem `
aos criterios de inclus ́ ao e retirando aqueles artigos que atendem aos crit ̃ erios de exclus ́ ao. ̃
Depois disso, o pesquisador pode comec ̧ar a analisar o resultado relevante um por um.
2
Page 3 of 13
3.2. Parsifal
Parsifal e uma ferramenta online desenvolvida para apoiar pesquisadores na realizac ̧ ́ ao ̃
de revisoes sistem ̃ aticas da literatura. Pesquisadores distribu ́ ́ıdos geograficamente podem
trabalhar juntos em um espac ̧o de trabalho compartilhado, projetando o protocolo e con- duzindo a pesquisa.
Alem de fornecer uma maneira de documentar todo o processo, a ferramenta o ́
ajuda a lembrar o que e importante durante uma revis ́ ao sistem ̃ atica da literatura. Durante ́
a fase de planejamento, Parsifal o ajuda com os objetivos, PICOC, questoes de pesquisa, ̃
string de pesquisa, palavras-chave e sinonimos, selecionando as fontes, os crit ˆ erios de ́
inclusao e exclus ̃ ao. Tamb ̃ em fornece mecanismos para construir uma lista de verificac ̧ ́ ao ̃
de avaliac ̧ao de qualidade e formul ̃ arios de extrac ̧ ́ ao de dados. ̃
Durante a fase de conduc ̧ao, ̃ e poss ́ ́ıvel importar arquivos bibtex e selecionar os
estudos, encontrar duplicatas entre todas as diferentes bases de dados, realizar a avaliac ̧ao ̃
de qualidade e extrair dados dos artigos [Parsifal Ltd. 2021].
Um arquivo .bib e uma lista de refer ́ encia de registro de documentos, que foi for- ˆ
matado usando o formato BibTex, e frequentemente usado na preparac ̧ ́ ao de documentos ̃
LaTeX [Reviver Soft 2021].
4. Desenvolvimento
Esta sec ̧ao apresenta as etapas referentes ao desenvolvimento da pesquisa proposta neste ̃
trabalho. A seguir sao apresentadas as etapas: Planejamento e Conduc ̧ ̃ ao. ̃
4.1. Planejamento
Nesta fase sao definidos os objetivos da pesquisa. A necessidade de uma revis ̃ ao sis- ̃
tematica origina-se da vontade de compreender o estado da arte em uma ́ area, ou de ́
profissionais que desejam utilizar evidencias emp ˆ ́ıricas em suas tomadas de decisoes es- ̃
trategicas ou atividades de melhoria. ́
Tambem nessa fase ocorre um dos pontos mais importantes da revis ́ ao bibli- ̃
ografica, que ́ e a definic ̧ ́ ao da ̃ string de busca que posteriormente sera utilizada para rea- ́
lizar a busca em bases de dados.
A figura 1 apresenta a String de busca constru ́ıda na ferramenta parsifal. Para
projetar uma boa string de busca e necess ́ ario separar as palavras-chave e sin ́ onimos com ˆ
o operador booleano OR e separar a populac ̧ao, intervenc ̧ ̃ ao, comparac ̧ ̃ ao e resultados ̃
com parenteses e usando o operador booleano ˆ AND.
O operador booloano AND combina os termos da pesquisa para que cada resultado
da pesquisa contenha todos os termos. Ja o operador booleano ́ Or combina os termos
da pesquisa para que cada resultado da pesquisa contenha no m ́ınimo um dos termos
[EBSCO Connect 2021].
3
Page 4 of 13
Figura 1. String de busca
A ferramenta Parsifal conta com o PICOC, uma ferramenta que ajuda projetar a
string de busca. A figura 2 apresenta o PICOC preenchido.
PICOC significa populac ̧ao, intervenc ̧ ̃ ao, comparac ̧ ̃ ao, resultados e contexto. A ̃
populac ̧ao ̃ e grupo maior de interesse para a revis ́ ao, nesse caso ̃ e a busca por tecnologias. ́
A intervenc ̧ao trata-se da ̃ area que est ́ a em estudo, nesse caso trata-se da erva mate, ou ́
areas relativas a silvicultura. A comparac ̧ ́ ao, trata-se de definir algo que seja compar ̃ avel ́
a area de estudo como forma de controle. Os resultados definem o retorno esperado de ́
string de busca, nesse caso resultados pertinentes a computac ̧ao. O contexto do estudo ̃ e ́
uma visao ampliada da populac ̧ ̃ ao, ̃ e uma filtragem onde se define, por exemplo, se s ́ ao ̃
esperados retornos voltados para area acad ́ emica ou da ind ˆ ustria [Wohlin et al. 2012]. ́
Figura 2. PICOC preenchido
Ainda para a definic ̧ao da ̃ string de busca, a ferramenta conta com uma tabela para
a definic ̧ao de palavras chave e sin ̃ onimos. As palavra chave s ˆ ao basicamente extra ̃ ́ıdas
4
Page 5 of 13
do PICOC, e cada uma delas deve ser relacionas a uma etapa do mesmo. Depois sao ̃
definidos seus sinonimos, oque torna a ˆ string de busca mais ampla [Kitchenham 2007].
A figura 3 apresenta a tabela de palavras chave e sinonimos utilizados durante o projeto ˆ
da String de busca.
Figura 3. Palavras chave e sinonimos Preenchidos ˆ
Na fase de planejamento tambem foram definidas as bases de dados que ser ́ ao ̃
utilizadas para realizar a busca pertinente a pesquisa utilizando a string de busca e os
criterios de inclus ́ ao e exclus ̃ ao dos resultados obtidos. ̃
A figura 4 apresenta as bases de dados que foram cogitadas para a realizac ̧ao da ̃
pesquisa com a String de busca. A figura 5 apresenta os criterios de inserc ̧ ́ ao e exclus ̃ ao ̃
que foram definidos para a avaliac ̧ao dos resultados da pesquisa. ̃
5
Page 6 of 13
Figura 4. Bases de dados
Figura 5. Criterios de Inclus ́ ao e Exclus ̃ ao ̃
Nesta fase tambem existe a definic ̧ ́ ao das quest ̃ oes da pesquisa. Estas quest ̃ oes ̃
definem o foco para a identificac ̧ao dos estudos, a extrac ̧ ̃ ao dos dados e an ̃ alises, portanto ́
devem ser bem pensadas e formuladas [Wohlin et al. 2012].
A figura 6 apresenta as questoes especificas da pesquisa. ̃
6
Page 7 of 13
Figura 6. Questoes de pesquisa ̃
4.2. Conduc ̧ao ̃
Com a fase de planejamento conclu ́ıda, foi dado inicio entao a fase de conduc ̧ ̃ ao da pes- ̃
quisa.
A primeira etapa da fase de conduc ̧ao ̃ e a importac ̧ ́ ao dos artigos cient ̃ ́ıficos ori- ginarios da ́ string de busca para a ferramenta Parsifal. Foram realizadas buscas em 3 bases
de Dados, sao elas: Google Scholar, ACM Digital Library e IEEE Digital Library. ̃
A pesquisa nestas bases retornou um total de 980 resultados. A figura 7 apresenta
o grafico dos artigo selecionados por base de busca, sendo eles: 969 resultados do Google ́
scholar, equivalente a 98.9%, 8 resultados do ACM Digital Library, equivalente a 0.8% e
3 resultados do IEEE Digital Library, equivalente a 0.3%.
Figura 7. Artigos por base de busca
Apos a importac ̧ ́ ao foi realizado um refinamento dos resultados obtidos, reali- ̃
zando a remoc ̧ao de todos os artigos duplicados e levando em considerac ̧ ̃ ao os crit ̃ erios ́
de inclusao e exclus ̃ ao apresentados na fase de planejamento. ̃
7
Page 8 of 13
Com a aplicac ̧ao dos crit ̃ erios de inclus ́ ao e exclus ̃ ao foram selecionados um total ̃
de 48 resultados. A figura 8 apresenta o grafico dos artigos selecionados ap ́ os aplicac ̧ ́ ao ̃
dos criterios de inclus ́ ao e exclus ̃ ao, sendo eles: 46 resultados do Google scholar, equiva- ̃
lente a 95.83% e 2 resultados da IEEE Digital Library, equivalente a 4.16%.
Figura 8. Artigos selecionados apos aplicac ̧ ́ ao dos crit ̃ erios de inclus ́ ao e ex- ̃
clusao ̃
Desses 48 resultados e interessante observar, na figura 9, a data de publicac ̧ ́ ao dos ̃
mesmos, e observar que os artigos relacionados a area da pesquisa cresceram significati- ́
vamente nos ultimos anos. ́
Figura 9. Artigos selecionados divididos por data apos aplicac ̧ ́ ao dos crit ̃ erios ́
de inclusao e exclus ̃ ao ̃
Apos a realizac ̧ ́ ao da aplicac ̧ ̃ ao dos crit ̃ erios de inclus ́ ao e exclus ̃ ao, foi reali- ̃
zada uma nova selec ̧ao, onde os 48 artigos selecionados foram avaliados em detalhes ̃
em relac ̧ao aos t ̃ ́ıtulos e ao que se propunham fazer. A figura 10 mostra o grafico dos ́
resultados obtidos apos passarem por avaliac ̧ao detalhada. ̃
8
Page 9 of 13
Dos 48 artigos previamente selecionados, um total de 23 artigos foram aprovados
na selec ̧ao final, cerca de 47.9%. Os 25 artigos restantes foram reprovados na selec ̧ ̃ ao ̃
final pois nao eram condizentes com o objetivo da pesquisa, oque corresponde a cerca de ̃
52.1%.
Figura 10. Artigos selecionados apos avaliac ̧ ́ ao detalhada ̃
As tabelas 1 e 2 apresentam os artigos selecionados, o ano e local de publicac ̧ao ̃
de cada um dos artigos.
9
Page 10 of 13
Tabela 1. Artigos selecionados apos avaliac ̧ ́ ao detalhada ̃
Tabela 2. Artigos selecionados apos avaliac ̧ ́ ao detalhada ̃
10
Page 11 of 13
Desses 23 artigos selecionados e interessante observar a data de publicac ̧ ́ ao dos ̃
mesmos, e observar que a maioria dos artigos selecionados foram publicados a partir de
2012.
Figura 11. Ano de publicac ̧ao dos artigos selecionados ap ̃ os avaliac ̧ ́ ao detalhada ̃
5. Resultados e Discussoes ̃
Esta sec ̧ao apresenta alguns resultados que se destacaram e as discuss ̃ oes referentes a eles. ̃
5.1. IoE based framework for smart agriculture
Este artigo propoe primeiramente um modelo agr ̃ ́ıcola inteligente baseado em IoE (Inter- net of Everything) como uma nova ferramenta AgriTech para comunicac ̧ao eficiente entre ̃
todos os dispositivos baseados em IoT (Internet of Things).
Entre todas as soluc ̧oes, o SMI agr ̃ ́ıcola inteligente esta ganhando atenc ̧ ́ ao sig- ̃
nificativa de varios pesquisadores. Cria uma forte interconex ́ ao entre todos os m ̃ odulos ́
e submodulos. o resultado dessa interconex ́ ao forte ̃ e que facilita a disponibilidade de ́
informac ̧oes a qualquer momento de qualquer lugar por qualquer parte interessada. ̃
Em segundo lugar, propoe um m ̃ etodo de monitoramento da qualidade do solo ba- ́
seado em sensores, denominado Soil-Smart Agriculture (SSA), que ajuda os agricultores
a obter a qualidade atual do solo
A segunda soluc ̧ao proposta foi um sistema SSA que analisa a qualidade do solo ̃
em um sistema de base rotativa e conscientiza os agricultores e outras partes interessadas
e ajuda-os em seu processo de tomada de decisao. Ajuda a reduzir o desperd ̃ ́ıcio de
recursos e aumenta a eficiencia na selec ̧ ˆ ao de culturas com base na qualidade do solo. A ̃
combinac ̧ao dos dois cria um modelo futurista forte para prever e analisar a situac ̧ ̃ ao atual ̃
de uma forma mais eficiente [Mohapatra e Rath 2021].
11
Page 12 of 13
5.2. Classification of Information Systems in E-agriculture: A Mapping Study
Os avanc ̧os na tecnologia da informac ̧ao e comunicac ̧ ̃ ao incentivaram diferentes empre- ̃
sas a transformar seus negocios processos em servic ̧os eletr ́ onicos para reduzir o custo ˆ
de insumos e aumentar o lucro. Essa mudanc ̧a tambem p ́ ode ser observada no campo ˆ
da agricultura onde as Tecnologias de Informac ̧ao e Comunicac ̧ ̃ ao foram integradas em ̃
operac ̧oes agr ̃ ́ıcolas para facilitar o trabalho dos agricultores, reduzir o tempo de cultivo,
minimizar o custo de insumos e proteger o meio ambiente de produtos qu ́ımicos prejudi- ciais.
Este artigo e uma revis ́ ao sistem ̃ atica para identificar, coletar, integrar, interpretar e ́
categorizar os sistemas de informac ̧ao desenvolvidos para fornecer suporte automatizado ̃
aos agricultores no campo.
A maioria dos sistemas analisados visava a necessidade de informac ̧ao dos agri- ̃
cultores. A maioria desses sistemas forneceu informac ̧oes sobre o mercado agr ̃ ́ıcola e
utilizou extensivamente a tecnologia da web. As informac ̧oes fornecidas para os agri- ̃
cultores por meio de sistemas de apoio a informac ̧ ` ao foram muito ̃ uteis; no entanto, a ́
interface desses sistemas nao eram adequados de acordo com as capacidades t ̃ ecnicas dos ́
agricultores.
Os sistemas especialistas agr ́ıcolas automatizados foram considerados mais uteis ́
e engenhosos porem foram menos visados pelos pesquisadores. A maioria desses siste- mas era centrada no hardware e o recurso de manutenc ̧ao desses sistemas era altamente ̃
ignorado no projeto.
Devido a menor mobilidade, existe o problema de usar os mesmos sistemas em `
mais de um campo. Consequentemente, a taxa de adoc ̧ao desses sistemas pelas comuni- ̃
dades de agricultores e menor. ́
No futuro, a pesquisa deve se concentrar nos sistemas orientados a software que
sao f ̃ aceis de usar e altamente m ́ oveis. Pesquisas futuras devem se concentrar no projeto ́
de sistema centrado no usuario [Kamran et al. 2016]. ́
6. Conclusoes ̃
A produc ̧ao de erva mate n ̃ ao teve grandes avanc ̧os tecnol ̃ ogicos nos ́ ultimos anos, tanto ́
no cultivo como nas tecnologias de computac ̧ao. A ideia de produzir a erva mate sombre- ̃
ada e adotar a tecnologia como meio de permitir um melhor desenvolvimento da cultura
e uma forma de dar uma vida nova a produc ̧ ́ ao da erva mate, que ate hoje ̃ e produzida de ́
forma quase que artesanal.
Por meio da revisao sistem ̃ atica foi poss ́ ́ıvel encontrar artigos que apresentam tra- balhos similares, ou que possam ser considerados base sobre as tecnologias existentes a
serem utilizadas. A computac ̧ao aplicada na silvicultura se divide basicamente em ferra- ̃
mentas de informac ̧ao e suporte a decis ̃ ao e automac ̧ ̃ ao do trabalho. ̃
Pode-se afirmar que as tecnologias que foram implementadas para ser utilizadas
de forma fixa nao agradaram os produtores rurais, pois existe uma grande dificuldade de ̃
se utilizar e tecnologia em varios campos, oque torna invi ́ avel a adoc ̧ ́ ao dessas tecnologias ̃
pelos produtores rurais.
Pelo mesmo motivo as inovac ̧oes futuras devem ser focadas no desenvolvimento ̃
12
Page 13 of 13
portatil. Outro ponto importante ́ e a adaptac ̧ ́ ao da interface para o n ̃ ́ıvel de conhecimento
dos agricultores. interfaces mais amigaveis ao usu ́ ario, que fornec ̧am as afirmac ̧ ́ oes de ̃
forma mais simples sao mais bem aceitas. ̃
Referencias ˆ
EBSCO Connect. Pesquisa com Operadores Booleanos. 2021. Access date: 16 abr.
2021. Dispon ́ıvel em: <https://connect.ebsco.com/s/article/Pesquisa-com-Operadores- Booleanos?language=en US>.
KAMRAN, M. et al. Classification of information systems in e-agriculture: A mapping
study. International Journal of Computer Science and Information Security, LJS Pu- blishing, v. 14, n. 9, p. 1043, 2016.
KITCHENHAM, B. Guidelines for performing Systematic Literature Reviews in Software
Engineering, Version 2.3, EBSE Technical Report EBSE-2007-01. [S.l.]: Keele Univer- sity e University of Durham, 2007.
LACERDA, A. E. B. de. Serie erva-mate sombreada (1): Sistema de produc ̧ ́ ao de ̃
erva-mate baseado no manejo tradicional: bracatingais dominados por bambus (ta- quarais). Embrapa Florestas, n. 440, p. 1–13, 2019. Access date: 16 abr. 2021. Dis- pon ́ıvel em: <https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/205685/1/CT-440-
1677-final.pdf>.
MOHAPATRA, H.; RATH, A. K. Ioe based framework for smart agriculture. Journal of
Ambient Intelligence and Humanized Computing, Springer, p. 1–18, 2021.
Parsifal Ltd. What’s Parsifal? 2021. Access date: 14 abr. 2021. Dispon ́ıvel em:
<https://parsif.al/about/>.
Reviver Soft. .BIB File Extension. 2021. Access date: 16 abr. 2021. Dispon ́ıvel em:
<reviversoft.com/file-extensions/bib?lang=en>.
WOHLIN, C. et al. Experimentation in Software Engineering. [S.l.]: Springer, 2012.
ISBN 978-3-642-29043-5.
13