Blockchain in agricoltura

La blockchain nel settore agrifood

La realizzazione della Blockchain nel settore agroalimentare anche a livello di produzione di materia prima: agricoltura e allevamento, sta crescendo con numeri interessati. Lungo la filiera agri food, sempre più player guardano con interesse alla Blockchain, principalmente per marketing e comunicazione (54% dei casi), ma nel 47% anche per una maggiore efficienza nei processi di gestione e coordinamento della supply chain, mentre per un 26%, viene utilizzata per un controllo dei processi al fine di migliorarne la sostenibilità. 

Circa il 13% dei progetti aperti in questo settore, lavorano per rendere più efficaci ed efficienti le procedure legate al richiamo dei prodotti in caso di criticità e recall interni o da parte da parte delle autorità sanitarie. (https://www.osservatori.net/it/ricerche/comunicati-stampa/agroalimentare-italiano-mercato)

La trasparenza e la logica di immutabilità dei dati, contemporaneamente alla condivisione delle informazioni lungo l’intera filiera, sono i principali benefici su cui poggia l’intera tecnologia, unitamente alla rapidità nel reperire le indicazioni di ciascun prodotto gestito lungo la filiera, garantendo allo stesso tempo il consumatore sulla trasparenza di quanto riportato.dicazioni di ciascun prodotto gestito lungo la filiera, garantendo allo stesso tempo il consumatore sulla trasparenza di quanto riportato.

Cos’è la blockchain

La blockchain (in italiano: blocchi concatenati) è una struttura dati che consiste in elenchi crescenti di record, denominati "blocchi", collegati tra loro in modo sicuro utilizzando la crittografia (tecnica di rappresentazione di un messaggio in una forma tale che l'informazione in esso contenuta possa essere recepita solo dal destinatario - https://www.treccani.it/enciclopedia/crittografia/). 

Ogni blocco contiene un algoritmo matematico chiamato hash, che mappa dei dati di lunghezza arbitraria in modalità crittografiica del blocco precedente, un time stamp e dati di transazione. Poiché ogni blocco contiene informazioni sul blocco precedente, questi formano effettivamente una catena con ogni blocco aggiuntivo che si collega a quelli precedenti. Di conseguenza, le transazioni blockchain sono irreversibili in quanto, una volta registrate, i dati in un determinato blocco non possono essere modificati retroattivamente senza alterare tutti i blocchi successivi.

La blockchain rientra nella più ampia famiglia dei registri distribuiti (distributed ledger), ossia sistemi che si basano su un registro replicato, condiviso e sincronizzato tra più soggetti presenti in molteplici luoghi, ma comunque appartenenti alla medesima entità. Nel caso della blockchain non è richiesto che i nodi coinvolti conoscano l'identità reciproca o si fidino l'uno dell'altro perché, per garantire la coerenza tra le varie copie, l'aggiunta di un nuovo blocco è globalmente regolata da un protocollo condiviso. Una volta autorizzata l'aggiunta del nuovo blocco, ogni nodo aggiorna la propria copia privata. La natura stessa della struttura dati garantisce l'assenza di una sua manipolazione futura.

Le caratteristiche che accomunano i sistemi sviluppati con le tecnologie della blockchain e dei registri distribuiti sono: digitalizzazione dei dati, decentralizzazione, disintermediazione, tracciabilità dei trasferimenti, trasparenza/verificabilità, immutabilità del registro e programmabilità dei trasferimenti. Grazie a tali caratteristiche, la blockchain è considerata pertanto un'alternativa in termini di sicurezza, affidabilità, trasparenza e costi alle banche dati e ai registri gestiti in maniera centralizzata da autorità riconosciute e regolamentate quali pubbliche amministrazioni, banche, assicurazioni, intermediari di pagamento, ecc.. (da Wikipedia - https://it.wikipedia.org/wiki/Blockchain)

I vantaggi in agricoltura

Al giorno d’oggi chi produce, chi trasforma, chi distribuisce, chi vende e chi consuma, sono sempre più legati da interessi comuni che sono la trasparenza e la sicurezza, pertanto, agricoltura e tecnologia, anche se formalmente sembrano due mondi molto lontani, sono nella realtà sempre più interconnessi, dunque una tecnologia articolata come la blockchain può avere vari ambiti di applicazione sempre più importanti anche nel settore agroalimentare.

Le applicazioni pratiche più rilevanti per il mondo agricolo e che sono già oggi una realtà, sono diverse, le principali sono:

• immediatezza nei pagamenti da parte dell’assicurazione verso l’imprenditore agricolo qualora si verificassero danni da calamità naturali; 
• monitoraggio e controllo di progetti relativi alla reale sostenibilità ambientale legati a contributi e in ogni caso a garanzia delle corrette applicazioni richieste in tale ambito; 
• garanzia sulle registrazioni di proprietà sull’acquisto di terreni; 
• controllo capillare sulla reale provenienza dei prodotti al fine di combattere il commercio illegale a garanzia della filiera e degli stakeholder; 
• trasparenza e regolarità lungo la filiera sia in termini di sicurezza e salubrità che in termini di efficientamento dei processi.

Attraverso una piattaforma verticale basata sulla tecnologia blockchain, il produttore inserirà per primo tutte le informazioni che riguardano il prodotto che intende commercializzare, successivamente in funzione degli altri “attori” coinvolti lungo la filiera, verranno aggiunti dati su eventuale lavorazione e trasporto fino ad arrivare alla commercializzazione del punto di vendita. 

Il sistema tenendo conto di tutti i dati inseriti nei vari passaggi con le modalità viste nel paragrafo precedente, porterà con sé tutte le informazioni complete circa il prodotto venduto a garanzia che nessun anello della catena possa essere manipolato nei vari step.  

Le indicazioni finali che il consumatore potrà consultare, potrebbero essere in vari formati: testuali, fotografici e addirittura in alcuni casi anche video (vi sono programmi collegati ad apposite APP che lo consentono).

La presenza inoltre di QR code, identificatori radio (RfID) o tag per Nfc (near-field communication), consentono anche di legare un’informazione specifica destinata a uno solo degli attori coinvolti lungo la filiera, come per esempio da cliente a venditore, oppure non essere proprio visibili, perché inutili all’acquirente finale o a chi trasporta la merce.

Le possibili difficoltà

La blockchain come tutte le tecnologie, se ben utilizzata può essere un valore aggiunto per l’imprenditore agricolo moderno, creando sicuramente nuove opportunità, tuttavia presenta anche dei limiti e criticità, i più importanti sono:

1. carenza legislativa specifica, lavorando in un mercato ormai globale, all’interno di questo sistema peer-to-peer, non è ancora presente un ente regolatore che possa uniformare e disciplinare standard legali; 
2. visto anche il punto precedente, queste nuove tecnologie possono generare confusione e rallentare i vari processi all’interno delle aziende, nonché generare una potenziale minaccia a livello informatico, questo soprattutto in ambito agricolo ove le dimensioni delle aziende non consentono investimenti ingenti in termini di sicurezza informatica;
3. possibili incompatibilità con i sistemi IT già esistenti nelle varie aziende agricole, da qui investimenti tecnologici per adeguarsi a questa tecnologia;
4. lentezza delle transazioni perché ogni transazione prima di essere validata deve essere controllata da tutta la rete (ci vogliono circa 10 minuti) affinché non violi nessuna norma e venga crittografata in modo indelebile;
5. enorme consumo energetico per ogni transazione.

Nonostante le criticità inevitabili di fronte a una nuova tecnologia, a mio parere, una moderna azienda agricola che vuole operare su un mercato sempre più complesso e dinamico, dovrebbe prendere in considerazione la possibilità di utilizzare e sfruttare la blockchain e i suoi vantaggi che inevitabilmente potrebbero aprire nuove opportunità. 

Algoritmi in agricoltura

La modernizzazione dell’agricoltura

Secondo uno studio del Politecnico di Milano (https://www.osservatori.net/it/ricerche/comunicati-stampa/agroalimentare-italiano-mercato) negli ultimi due anni l’agricoltura 4.0 ha continuato il suo felice trend di crescita passando dai 540 milioni di euro di fatturato del primo semestre del 2020 a 1,3 miliardi a fine 2020, fino ad arrivare a 1,6 miliardi nel 2021 (+23%), con un impatto sulla superficie coltivata che rappresenta il doppio rispetto all’anno precedente, facendo nel contempo anche lievitare al 60% l’utilizzo di almeno una soluzione tecnologica. 

Leggendo questi dati, si evince chiaramente che l’utilizzo sempre più marcato di tecnologia lungo la filiera, consente indubbiamente un aumento della produttività generale dell’azienda, ma allo stesso tempo dopo un investimento iniziale, anche un abbattimento dei costi nel corso del tempo.

Metà delle soluzioni tecnologiche utilizzabili in agricoltura quali: sensori collocati nei campi o sui trattori, sistemi di gestione per l’irrigazione e fertilizzazione mirata, droni, algoritmi di big data analysis, app di supporto decisionale ma anche logistica controllata, smart packaging ed etichette intelligenti e altre soluzioni specifiche per singole filiere, sono applicabili per la maggior parte delle aziende con indirizzi produttivi diversi.

Lavorando sull’innovazione, i vantaggi tangibili immediati per l’imprenditore vanno dalla raccolta di informazioni e dati aggiornati, al controllo delle merci in tempo reale, alla sincronizzazione temporale tra produzione e vendita, fino a rendere più efficiente la gestione della supply chain in un ecosistema più sostenibile e consapevole

Cos’è un algoritmo

In matematica e informatica un algoritmo è la specificazione di una sequenza finita di operazioni (dette anche istruzioni) che consente di risolvere tutti i quesiti di una stessa classe o di calcolare il risultato di un'espressione matematica. Un algoritmo deve essere:

• finito: costituito da un numero finito di istruzioni e deve sempre terminare;
• deterministico: partendo dagli stessi dati in ingresso, si devono ottenere i medesimi risultati;
• non ambiguo: le operazioni non devono poter essere interpretate in modi differenti;
• generale: deve essere applicabile a tutti i problemi della classe a cui si riferisce, o ai casi dell'espressione matematica.

L'algoritmo è un concetto fondamentale dell'informatica, anzitutto perché è alla base della nozione teorica di calcolabilità: un problema è calcolabile quando è risolvibile mediante un algoritmo. Inoltre, l'algoritmo è un concetto cardine anche nella fase di programmazione dello sviluppo di un software: preso un problema da automatizzare, la programmazione costituisce essenzialmente la traduzione o codifica di un algoritmo per tale problema in programma, scritto in un certo linguaggio, che può essere quindi effettivamente eseguito da un calcolatore rappresentandone la logica di elaborazione. (da Wikipedia - https://it.wikipedia.org/wiki/Algoritmo)

Perché gli algoritmi in agricoltura

Il mercato dell’agricoltura attuale, deve relazionarsi con il contesto odierno sempre più in evoluzione e con variabili costantemente diverse, quali ad esempio la scarsità d’acqua e di risorse naturali, la limitazione di terreni coltivabili, i cambiamenti climatici, nonché una sostenibilità di filiera e di processi produttivi. Di fronte a queste sfide, l’imprenditore agricolo deve effettuare scelte di management sempre più versatili e tecnologiche che passano da sistemi di coltivazione intelligenti a gestioni zootecniche automatizzate e in generale ad applicazioni di analisi meccanizzate che siano in grado di gestire informazioni mediante big data e cloud. Per esempio, nell’agricoltura di precisione, le colture possono essere trattate applicando una quantità variabile di fattori quali l’acqua per l’irrigazione, la fertilizzazione e l’applicazione di prodotti fitosanitari in funzione alle effettive esigenze di ciascuna porzione di suolo, tutto ciò mediante un elaborazione di dati che, con l’ausilio di algoritmi, ricevendo informazioni da sensori di campo e previsioni meteo, sono in grado di aumentare l’efficienza, la resa e la qualità del prodotto, abbassando nel contempo l’impatto sull’ambiente e i costi di produzione.

Un altro aspetto importante è l’apprendimento automatico, ossia mediante l’utilizzo di algoritmi chiamati deep learning (apprendimento profondo indica quella branca dell’intelligenza artificiale che fa riferimento agli algoritmi ispirati alla struttura e alla funzione del cervello, chiamati reti neurali artificiali - https://www.ai4business.it/intelligenza-artificiale/machine-learning/deep-learning-cose/), i quali attraverso una mole imponente di dati (anche di decenni) sul campo, sono in grado di analizzare una serie di informazioni come le rese produttive, le criticità meteorologiche intercorse nel tempo e in generale tutte quelle indicazioni utili a costruire un modello matematico di probabilità che consenta all’agricoltore di effettuare diverse valutazioni per ponderare al meglio scelte imprenditoriali di produzione e di management.

Per quanto riguarda la gestione zootecnica, l’automazione mediante algoritmi, fornisce previsioni e stime accurate circa i parametri di allevamento utili a ottimizzare l’efficienza economica dei sistemi di produzione del bestiame come per esempio la stima della produzione di carne o di latte ad una certa data, consentendo così agli agricoltori di lavorare sull’alimentazione e le altre condizioni utili per arrivare ad un certo obiettivo stabilito. Inoltre, anche l’aspetto del benessere animale può essere meglio gestito, in quanto attraverso classificatori comportamentali si possono collegare vari segnali quali la masticazione per una eventuale necessità di cambiamento della nutrizione, il movimento, tra cui lo stare in piedi e muoversi, nutrirsi e bere, così da poter valutare lo stress a cui l’animale viene esposto affinché l’allevatore possa intervenire in tempo per evitare l’insorgere di malattie o altre a criticità che potrebbero verificarsi.

Principali ostacoli e criticità

Le principali difficoltà che un imprenditore agricolo si trova ad affrontare oltre ai costi di acquisto di determinate tecnologie ancora elevate, sono le criticità di connessione in alcune zone ancora non ben efficientate, la spesa energetica che oggi giorno è sempre più una voce importante nei bilanci delle aziende, la sicurezza tecnologica (cyber security) che è ormai diventata sempre più preponderante.

Per lavorare in ambiente di smart farming (macchine intelligenti) in grado di elaborare dati e svolgere compiti anche in autonomia, serve poter accumulare e stoccare una considerevole mole di informazioni che lasciano aperto un punto critico: la loro gestione.

Le informazioni sono il bene più prezioso in una società interconnessa e non restano quasi mai all’interno dell’azienda che li produce, in quanto finiscono su server di proprietà di aziende tecnologiche che le raccolgono (cloud), spesso all’estero, generando quindi una criticità in termini di sicurezza.

Dati sensibili che però nella maggior parte degli Stati che utilizzano queste nuove forme tecnologiche, non hanno ancora una normativa specifica che ne disciplini la raccolta e l’utilizzo, per questo motivo sarà importante che in un futuro prossimo i vari legislatori intervengano per garantire chiarezza e trasparenza in materia.

HUMUS E SOSTANZA ORGANICA

Spesso i termini humus e sostanza organica vengono utilizzati come sinonimi, tuttavia si tratta di un errore. La sostanza organica del terreno è costituita da due parti principali suddivise in “labile”, ossia formata da composti organici di base come gli zuccheri, peptidi, proteine enzimatiche e acidi nucleici (che possono essere presenti liberi nel terreno) e parte “stabile”, cioè l’humus. 

L’humus detto anche componente di valore, è in grado di migliorare le caratteristiche fisiche e strutturali, chimiche e biochimiche del suolo con funzioni parzialmente nutrizionali e importanti come le attività microbiche.

La sostanza organica

La sostanza organica del suolo è l'insieme dei composti organici presenti nel terreno di origine sia animale che vegetale, questo agglomerato eterogeneo sotto diversi aspetti, è in gran parte compreso fra i costituenti della frazione solida ed è prevalentemente di origine biologica.

La sostanza organica non s'identifica a rigore nell'humus, anche se spesso si tende ad usare i due termini come sinonimi.

È presumibile che una dotazione elevata di sostanza organica non si accompagni necessariamente ad un tenore elevato in humus con riflessi fondamentali sulle proprietà chimiche del terreno; tuttavia, un suolo può essere soggetto ad un intenso accumulo di sostanza organica non decomposta a causa di una stentata umificazione o, al contrario, vedere una mineralizzazione rapida e intensa, che sottrae gran parte della sostanza organica ai processi finali dell'umificazione. Queste tendenze sono regolate da molteplici fattori, i più rilevanti sono:

• condizioni climatiche legate alle precipitazioni, alla temperatura e, eventualmente, al loro decorso stagionale;
• potenziale di ossidoriduzione del terreno;
• attività biologica e composizione della biocenosi (in ecologia il termine biocenosi derivante dal greco indica la comunità delle specie di un ecosistema che vive in un determinato ambiente) edafica;
• il rapporto C/N della sostanza organica indecomposta.

La sostanza organica vegetale nel terreno è soggetta all’attività degli organismi viventi del suolo attraverso processi di decomposizione, fermentazione e trasformazione, fino al conseguimento dell’humus. 

Il principale componente della sostanza organica è il carbonio, che forma vari composti con l’ossigeno, l’idrogeno ed anche con l’azoto, il fosforo e lo zolfo, più composti inorganici come le ceneri. 

I residui vegetali e animali immessi nel terreno come per esempio la paglia, le stoppie, gli stocchi e il letame, saranno soggetti in tempi più o meno brevi, a complessi fenomeni biologici di carattere fisico-chimico di trasformazione da queste sostanze in humus, per arrivare poi al loro disfacimento; questi processi di trasformazione della sostanza organica prendono il nome di umificazione e mineralizzazione. 

Scorcio di terreno agrario fertile in una prosa di orto circolare

L’humus

L'humus è un componente chimico del terreno, pedologicamente omogeneo, di colore bruno e formato da prodotti di vario grado di polimerizzazione, frutto della degradazione e rielaborazione della sostanza organica della terra. È un complesso di sostanze organiche presenti nel suolo e rappresenta la parte più attiva sotto l'aspetto chimico e fisico della sostanza organica del terreno, interagisce con la frazione minerale e con la soluzione circolante influenzando le proprietà chimiche e fisiche della terra. 

Humus nel terreno di orto circolare con residuali vegetali in decomposizione

Il colore scuro del terreno superficiale è dato dalla presenza di humus, ossia il prodotto della materia animale e vegetale morta (nella fattispecie vegetale), decomposta e trasformata dai microrganismi del suolo. Oltre ad essere ricco di azoto, elemento indispensabile alla vita delle piante, l’humus ha un elevato potere assorbente, trattiene acqua e calore, creando le condizioni adatte alla vita della pedofauna presente (lombrichi in primis). Un’altra importante peculiarità è quella di svolgere una complessa funzione regolatrice sulla fertilità del terreno, la quale non sarebbe possibile senza la sua presenza. 

Per concludere possiamo affermare che la sostanza organica svolge un ruolo chiave nel mantenimento dell’equilibrio ecologico del terreno, rispettare tale equilibrio significa per preservarne la fertilità.

Agr.Dott. Mauro Bertuzzi

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