Pesquisa sobre desperdício de alimentos está entre as finalistas da FEBRACE

Que tal um mundo com desperdício ZERO de alimentos? A pesquisa do aluno do IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho, Yuri Donizete Claudino de Faria Santos, pretende dar um primeiro passo nesse sentido. A iniciativa está entre os 21 artigos finalistas de Minas Gerais na Feira Brasileira de Ciências e Engenharia.

O desperdício de comida é um problema mundial e agrava o cenário de quase 690 milhões de pessoas que passaram fome em 2019 – um aumento de 10 milhões em relação a 2018 e de aproximadamente 60 milhões em cinco anos, segundo a última edição do relatório “O Estado da Insegurança Alimentar e Nutricional no Mundo”(publicado em julho de 2020).

Com essa perspectiva, diversas iniciativas são criadas no mundo todo repensando dinâmicas de produção, distribuição, mercado e etc. Mas por que não começar no local, pensando no global?

O artigo escrito por Yuri Santos, intitulado “Um método baseado em aprendizado de máquina para previsão da produção de refeições em restaurantes universitários" propoe que em tais restaurantes ocorre desperdício, ocasionando a perda de uma porcentagem significativa da comida produzida. Yuri diz que este desperdício pode ser atribuído a previsões imprecisas no número de refeições a serem produzidas.

Para garantir maior acurácia na produção alimentar dos restaurantes universitários, foi então sugerida uma comparação entre o método de previsão humana e o computacional através de tecnologias como Machine Learning.

Orientado pelos professores Diego Saqui e Paulo César dos Santos, o aluno do curso Técnico em Informática avaliou os dados do restaurante universitário Umuarama da Universidade Federal de Uberlândia, através de três diferentes algoritmos (K-Nearest Neighbors, Random Forest e Redes Neurais Artificiais). Um software também foi desenvolvido para fazer a gestão dos dados e para trabalhar com algoritmos de aprendizado de máquina.

A pesquisa

Yuri e seus orientadores notaram que em vários restaurantes universitários ocorre sobra de alimentos que, segundo os autores, ocasiona "um bom montante de desperdício no final do mês e do ano. Isso acontece porque há uma previsão não tão precisa de quantos estudantes o restaurante irá receber, com isso, normalmente é produzido mais do que o necessário. Com esse problema levantado, o objetivo do projeto foi tentar realizar previsões melhores por meio de recursos computacionais, que poderiam melhorar a precisão e diminuir o desperdício".

Segundo o orientador Diego Saqui, em busca de um tema para um projeto de Iniciação científica chegaram “na possibilidade de usar Aprendizado de Máquina para tentar evitar o desperdício de restaurantes universitários (RUs), um problema nacional, talvez mundial, que ocorre em muitas escolas e universidades e é de alta complexidade devido a variações dos dados como o próprio calendário escolar”.

O orientador Diego relatou que tiveram dificuldade de acesso aos dados a serem analisados devido à pandemia da COVID-19 mas que, quando conseguiram os dados, passaram a desenvolver algoritmos e um sistema voltado para gestão e auxílio de desperdício de comida de RU’s.

No trabalho utilizaram técnicas de ciência de dados (Data Science) e compararam diversos algoritmos de aprendizado de máquina (Machine Learning), que são ferramentas que utilizam dados antigos para tentar realizar previsões.

Resultados

Segundo dados da pesquisa, em três dos quatro cenários os algoritmos de aprendizado de máquina utilizados para a previsão do quantitativo alimentar, tiveram melhores resultados que a previsão humana ou que um algoritmo que não utiliza aprendizado de máquina.

Apenas em um dos quatro cenários a previsão humana se saiu melhor. Segundo Yuri, “os algoritmos de aprendizado de máquina testados e avaliados se mostraram superiores à previsão humana e a previsão utilizando um algoritmo que utiliza o valor médio de consumo”.

O autor destaca que pretende refinar e melhorar a qualidade das previsões, mas que diante desses dados “pode-se constatar que a utilização do aprendizado de máquina pode ser uma solução válida para auxiliar na tomada de decisões, que podem evitar o desperdício”.

Evolução da análise algorítmica

Os primeiros resultados da pesquisa foram publicados na Jornada Científica do IFSULDEMINAS e depois na FEBRACE. Segundo os autores, o próximo passo será a submissão do artigo em eventos da área de computação, assim como uma evolução da pesquisa com a implementação do sistema e do algoritmo para explorar os dados do restaurante do Campus Muzambinho e de outros lugares.

“O trabalho ainda será explorado tentando evoluir os algoritmos que exploramos e realizaremos novas análises que permitam entender melhor o comportamento dos dados relacionados a estimativa de produção de refeições”, citou o professor Diego.

Segundo o autor Yuri, ainda é necessário “realizar testes de usuário tentando obter novos requisitos e sugestões de pessoas do restaurante universitário. Também, em relação ao software, deve-se testar o uso em ambientes reais, buscando encontrar falhas e validar o software”.

Ele também disse que há necessidade de “testes com conjuntos de dados de outras universidades e instituições de ensino, buscando entender mais do negócio, tentar encontrar novos atributos que não foram pensados, mas que podem impactar na previsão, e aplicar o aprendizado de máquina em instituições que apresentam cenários diferentes”.

A Febrace e o processo de formação dos alunos

A Feira Brasileira de Ciências e Engenharia tem como objetivo estimular jovens cientistas e este ano foi realizada on-line. Segundo site da FEBRACE, a feira assume um “importante papel social incentivando a criatividade e a reflexão em estudantes da educação básica, através do desenvolvimento de projetos com fundamento científico, nas diferentes áreas das ciências e engenharia”.

Esse incentivo a ciência, também é um dos objetivos do IFSULDEMINAS. Tanto que o aluno contou com o apoio da bolsa PIBIC-EM. Mas, segundo Yuri, além do aporte financeiro "o fator mais importante é que o Instituto tem muitos professores pesquisadores muito bons, como o Diego e o Paulo, que conseguiram me ajudar bastante no desenvolvimento da pesquisa e na escrita do relatório. Além da ajuda da escrita, também conseguiram ajudar na parte de conhecimento técnico, já que o Diego tem muito conhecimento sobre a parte de Inteligência Artificial e o Paulo sobre Engenharia de Software. Sem essa ajuda dos professores do Instituto seria muito mais difícil fazer um projeto com a qualidade que ficou. Além disso, os professores estavam sempre disponíveis para responder questões e sugerir novas ideias, o que foi fundamental para o desenrolar do projeto".

Sobre a importância de incentivar pesquisas aliadas ao processo educacional do aluno, o co-orientador do projeto, professor Paulo César dos Santos, destacou que “o estimulo e desenvolvimento das pesquisa associado ao processo de ensino é de fundamental importância para o desenvolvimento e amadurecimento dos alunos, em todos os níveis de ensino. Todos os esforços e dedicação nos estudos e pesquisas com aluno Yuri comprovam isso. Participar e ser finalista na FEBRACE é algo muito relevante, pois, nos faz refletir que temos potencial A desenvolver pesquisas de bom nível, que podem ser aprovadas em importantes eventos científicos e periódicos”.

Segundo o professor Diego Saqui, “no IFSULDEMINAS inteiro tivemos dois finalistas, um trabalho de Carmo de Minas e o trabalho do Yuri aqui de Muzambinho. Embora esses resultados já tenham dado acesso a participação de alguns eventos, ainda são resultados iniciais que serão evoluídos. Vale destacar que não é um trabalho muito fácil de gerar, eu e Yuri trabalhamos de forma conectada muitas vezes na madrugada e boa parte do período de férias. Porém valeu muito a pena, sou docente a cerca de 5 anos, sempre trabalhando com Iniciações Científicas e pesquisas junto aos alunos e percebo que aqueles que participam dessas atividades de pesquisa (e extensão também) sempre chegam ao final da sua formação de forma diferenciada tendo reflexos positivos em sua vida profissional. A maioria dos alunos que estão nessa condição têm sucesso no seguimento de sua carreira ou estudos e por isso vale a pena”.

Diego ressaltou que para os docentes “é muito importante visualizar o impacto que a pesquisa, de forma integrada ao ensino, traz aos nossos alunos pois contribui para processos diferenciados e vantajosos de aprendizado, formação acadêmica e profissional. A exemplo da importância da Ciência e pesquisa temos a procura por Vacinas da COVID e por isso acho que essa motivação e integração têm que acontecer de forma constante”.