Previsão do valor Brix: aplicação de algoritmos de Machine Learning

Mestrado Bolonha em Métodos Quantitativos para a Decisão Económica e EmpresarialO consumo sustentável é um tema cada vez mais debatido na atualidade. Com o aumento da população mundial e a diminuição de recursos naturais, é necessário aplicar técnicas que conduzam a uma produção controlada combatendo assim o desperdício, pelo que a previsão da qualidade de produtos agrícolas é um tópico crucial na tomada de decisão. As áreas de Machine Learning e de Remote Sensing têm contribuído significativamente para responder a estas dificuldades, na medida em que o tempo de processamento desde a recolha de dados à previsão dos mesmos é relativamente curto. Desta forma, o principal propósito deste trabalho é estudar o potencial das imagens Sentinel-2, em parceria com a empresa Forging Lab, para a análise e previsão da qualidade de produtos agrícolas, pelo valor Brix, para que, posteriormente, se possam mitigar os riscos de perda e consequentemente aumentar os lucros. Ao longo do estudo utilizam-se várias abordagens de Machine Learning do ramo da aprendizagem supervisionada, nomeadamente, Regressão Linear (OLS), Support Vector Regression, Redes Neuronais, Random Forest e LightGBM. Na comparação dos resultados de previsão obtidos pelas várias abordagens em estudo, verifica-se que os modelos em que se aplicou o algoritmo Random Forest geram maior precisão e menores erros de previsão. O melhor modelo, do algoritmo Random Forest, apresentou um coeficiente de determinação de 87,87%, com erro absoluto médio de 0,2985 e erro quadrático médio de 0,2741.Sustainable consumption is an increasingly debated topic these days. Due to the current increase in population and the depletion of natural resources, it is urgent that we implement production control techniques so that, in turn, we can effectively combat waste. Thus, agricultural product quality prediction is a crucial topic in decision-making. Machine Learning and Remote Sensing have played a significant role in response to these challenges, as the processing time from data collection to data prediction is relatively short. Bearing this in mind, with this thesis we aim to study, in partnership with the company Forging Lab, the potential of Sentinel-2 images in agricultural product quality analysis and prediction, according to the Brix value, so that the risk of loss can be later mitigated and profit can, consequently, increase. Several approaches in the Machine Learning field are used in this research, namely Linear Regression (OLS), Support Vector Regression, Neural Networks, Random Forest, and LightGBM. When we compare the predicted results obtained by the approaches used in this study, we verify that the models in which the Random Forest algorithm was used generate higher accuracy and smaller forecast errors. The best Random Forest algorithm model presented a coefficient of determination of 87,87%, with a mean absolute error of 0,2985 and a mean square error of 0,2741.info:eu-repo/semantics/publishedVersio