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Tipo: Tese
Título: Abordagens de aprendizado de máquina para previsão de indicadores na bovinocultura de corte: auxílio em tomada antecipada de decisões
Autor(es): Nicacia Monteiro de, Nicacia Monteiro de
Primeiro Orientador: Silva, Luciana Ferreira da
metadata.dc.contributor.referee1: Ruviaro, Clandio Favarini
metadata.dc.contributor.referee2: Hoeckel, Paulo Henrique de Oliveira
metadata.dc.contributor.referee3: Rezende, Marcos Paulo de Gonçalves de
metadata.dc.contributor.referee4: Souza, Andréia Duarte Lopes
Resumo: Uma das atividades com maiores participações na indústria de proteína animal é a bovinocultura de corte. Comumente, o modelo convencional adotado nessa atividade divide-se em cria, recria, e por fim duas direções, a reposição ou terminação. Durante uma fase a outra os animais podem ser descartados ou direcionados a um manejo apropriado para a sua destinação final. Comumente essa decisão baseia-se na interação entre custo de mantença individual do animal com o seu desempenho para crescimento, capacidade reprodutiva e modelagem corporal como indicativo do rendimento de sua carcaça. A adoção de novas tecnologias de predições na bovinocultura de corte pode auxiliar os produtores rurais a obterem melhores resultados em termos produtivos e econômicos, além de aumentar a transferência e difusão de tecnologia no setor rural, através do desenvolvimento e a integração de machine learning (ML). Nesse sentido, objetivou-se apresentar uma proposta de metodologia usando ML para dar suporte nas decisões na produção de bovino de corte. A primeira parte da tese descreve através de uma revisão bibliográfica, a perspectiva do uso de ML na pecuária. Na segunda parte foi proposto utilizar técnicas de ML pode resolver a questão da previsão do desempenho do animal em idades avançadas, o que permitirá descarte de animais antecipadamente. Assim, foi comparado seis métodos diferentes de ML (Análise Linear Discriminante, Naïve Bayes, Árvores de Classificação e Regressão, Máquinas de Vetores de Suporte, Floresta Aleatória e Rede Neural) para identificar o método mais acurado para prever aos 210 dias os animais propensos a descarte aos 450 dias baseados em indicadores fenotipicos. Uma variável alvo binaria (0/1) foi criada para representar descarte (1), por meio de 3 índices compostos fenotípicos (ICF) elaborados a partir da combinação de características de crescimento, índice de Kleiber, perímetro escrotal e ultrassonografia de carcaça. Foi considerado animais propensos a descarte aqueles com ICF igual ou inferior a 20%. As acurácias de todos os métodos ficaram acima de 70%. De acordo com diferentes métricas, a Rede Neural e a Floresta Aleatória tiveram o melhor desempenho na previsão. Nesse sentido, os algoritmos de ML se apresentam como uma ferramenta promissora para melhorar a tomada de decisões dos fazendeiros. A análise de ML melhoraria os métodos de descarte ou redirecionamento de manejo de um animal identificado antecipadamente baseado no seu desempenho aos 15 meses. Por fim, a terceira parte da tese aborda uma análise preditiva de dados de modo a classificar grupos de bovinos de acordo com desempenho fenotípico (crescimento, reprodutiva, índice de Kleiber (IK), ultrassonografia e indicadores econômicos) em animais 10% inferiores, grupo intermediário e animais 10% superiores aplicando árvore de classificação e regressão, bem como, análise multivariada. A raiz do erro quadrático médio da previsão foi satisfatório, com máxima de 5,42, e mínima de 0,06. Os valores estimados pela previsão também apresentaram uma normalidade satisfatória para os indicadores. Os grupos criados via machine learning corroborou com desempenho esperado quando analisado seus dados reais. Baseado na árvore geradora mínima, até aos 450 dias, o grupo intermediário ficou mais próximo do grupo inferior 10%, indicando que é possível nessa idade, identificar em modo mais acurado os animais superiores. Já quando é incluído a ultrassonografia (fase de terminação), o grupo intermediário é mais próximo do grupo superior 10%, ou seja, mais fácil discriminar o grupo inferior. Portanto essa metodologia é promissora para identificar e diferenciar em modo antecipado o desempenho dos animais, o que pode permitir o pecuarista planejar suas estratégias de manejo.
Abstract: The beef cattle industry is great of the activities with the greatest participation in animal protein. It's common, that the conventional model adopted in this livestock sector is divided into creates, recreates, and next, termination or herd reform. From one phase to another, bovines can be discarded or directed to an appropriate handling for their final destination. This decision is usually based on the interaction between the bovine's maintenance cost and its performance for growth, reproductive capacity, and meat cut or composition as an indication of its carcass yield. The adoption of new prediction technologies in beef cattle farming can help rural producers obtain better results in productive and economic terms, in addition to increasing the transfer and dissemination of technology in the livestock sector, through the development and integration of machine learning (ML). Thus, the aim was to present a proposal for a methodology using ML to support decisions in beef cattle production. The first part of the thesis describes, through a bibliographic review, the perspective of the use of ML in livestock. In the second part, it was proposed that using ML techniques can solve the issue of predicting animal performance pallowrely, allowing premature animal disposal. Thus, six different ML methods were compared (Linear Discriminant Analysis, Naïve Bayes, Tree Decision Classification and Regression, Support Vector Machines, Random Forest, and Neural Network) to identify the most accurate method to predict at 210 days the animals prone to discard at 450 days based on phenotypic indicators. A binary target trait (0/1) was created to represent animal disposal premature (1), using 3 phenotypic composite indices (PCI) created from the combination of growth characteristics, Kleiber index, scrotal perimeter, and carcass ultrasound. Animals with PCI equal to or less than 20% were considered prone to disposal prematurely. The accuracies of all methods were above 70%. According to different metrics, Neural Network and Random Forest methods performed best in prediction. In this sense, ML algorithms present themselves as a promising tool to improve farmers' decision-making. ML analysis would improve culling or redirection methods of handling an animal identified prematurely based on its performance at 15 months. The third part addresses a predictive data analysis to classify groups of cattle according to phenotypic performance (growth, reproductive, Kleiber index (IK), ultrasound, and economic indicators) in animals 10% inferior, intermediate group, and animals 10% superiors applying tree classification and regression, and multivariate analysis. The root mean squared error of the forecast was satisfactory, with a maximum of 5.42 and a minimum of 0.06. The values estimated by the forecast also showed satisfactory normality for the indicators. The groups created via machine learning corroborated the expected performance when analyzing their real data. Based on the minimum spanning tree, up to 450 days, the intermediate group was closer to the lower group by 10%, indicating that it is possible at that age to more accurately identify the higher animals. When ultrasonography is included (termination phase), the intermediate group is closer to the upper 10% group, that is, more facial to discriminate the lower group. Therefore, this methodology is promising to identify and differentiate in advance the performance of the animals, which can allow the cattle rancher to plan his management strategies.
Palavras-chave: Bovinocultura de corte
BeefCattle
Indicadores e previsões
Indicators and forecasts
Estratégia de manejo
Management strategy
CNPq: CNPQ::CIENCIAS SOCIAIS APLICADAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Grande Dourados
Sigla da Instituição: UFGD
metadata.dc.publisher.department: Faculdade de Administração, Ciências Contábeis e Economia
metadata.dc.publisher.program: Programa de pós-graduação em Agronegócios
Citação: OLIVEIRA, N. M. de. Abordagens de aprendizado de máquina para previsão de indicadores na bovinocultura de corte: auxílio em tomada antecipada de decisões. 2024. 87 f. Tese (Doutorado em Agronegócios) – Faculdade de Administração, Ciências Contábeis e Economia, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados, MS, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/6910
Data do documento: 12-Mar-2024
Aparece nas coleções:Doutorado em Agronegócios

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