Enfoques

Bayesian Network Approach [Brasil]

Abordagem com Redes Bayesianas

approaches_1975 - Brasil

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1. Información general

1.2 Detalles de contacto de las personas de referencia e instituciones involucradas en la evaluación y la documentación del Enfoque

Persona(s) de referencia clave/s

Especialista MST:
Especialista MST:
Especialista MST:

Steinmetz Liron

steinmetz@tu-berlin.de

Berlin Institute of Technology (Technische Universität Berlin), Environmental Assessment and Planning Research Group

Secr. EB 5, Straße des 17. Juni 145, 10623 Berlin, Germany

Nombre del proyecto que facilitó la documentación/ evaluación del Enfoque (si fuera relevante)
Book project: Making sense of research for sustainable land management (GLUES)

1.3 Condiciones referidas al uso de datos documentados mediante WOCAT

¿Cuándo se compilaron los datos (en el campo)?

11/12/2015

El compilador y la/s persona(s) de referencia claves aceptan las condiciones acerca del uso de los datos documentados mediante WOCAT :

2. Descripción del Enfoque MST

2.1 Breve descripción del Enfoque

Assessment of the probability and effectiveness of management options or innovations to describe cause-effect-relationships and to make recommendations for action on sustainable land management in the Itaparica region in Northeast Brazil.

2.2 Descripción detallada del Enfoque MST

Descripción detallada del Enfoque MST:

The study focus was on the determinants behind the adoption of innovations developed under a scientific project. The specific innovation analysed was intended to benefit both the environment and local smallholder farmers: namely cultivating a multi-purpose, low-growing, to the prevailing harsh semiarid environment well-adapted tree species (Spondias tuberosa L. – so called umbuzeiro). The assessment method was selected as it allows the combination of qualitative and quantitative data, and can be applied even in data-scarce situations. Moreover, it allows downscaling from a broad overview to small-scale management.

Knowledge is collected from different disciplines to support decision-making through the inter- and transdisciplinary approaches of constellation analysis and Bayesian networks. A Bayesian Network (BN) is a probabilistic graphical model that represents a set of variables (elements, nodes) and their conditional dependencies. There are three input components to a Bayesian Network: (a) a set of elements representing factors relevant to a particular environmental system or problem, (b) the links between these elements, and (c) the conditional probability tables (CPTs) behind each node (element) used to calculate the state of the node. Collected data and ratings are arranged in a hierarchical Bayesian Network model in Netica software (Netica 5.12 - freeware up to 15 nodes).

The creation of a Bayesian Network model is as follows: the objectives and necessary interventions for the innovation process aimed at sustainable management are characterized, with scientists arranging a conceptual diagram, including the mapping of elements. States of the nodes are determined through study of the literature and expert consultation (by scientists, stakeholders and experts on related topics). In a final step, a sensitivity analysis is performed on the Bayesian Network to highlight crucial nodes with the highest influence on objectives in order to derive actions to be recommended.

Stakeholder participation is the core process of designing Bayesian Networks. In pre-consultations stakeholders help identifying major influencing factors and relationships. Assessments are compiled in interview sessions enabling the states of the nodes to be quantified later. In this case study, the stakeholders were farmers, farmer-supporting institutions, and expert in soils, vegetation and crops.

2.3 Fotos del Enfoque

2.5 País/ región/ lugares donde el Enfoque fue aplicado

País:

Brasil

Región/ Estado/ Provincia:

Pernambuco, Brazil

Especifique más el lugar :

Itaparica Reservoir, Petrolândia

2.6 Fechas de inicio y conclusión del Enfoque

Indique año del inicio:

2014

Año de conclusión (si el Enfoque ya no se aplica):

2016

2.8 Propósitos/ objetivos principales del Enfoque

The principle of Bayesian Network modelling is the integration of multiple issues and system components, where information from different sources can be integrated, while also handling missing data and uncertainty. The outcome may be recommendations that support local management decision-making. As the method is strong in transdisciplinary knowledge integration, it has the potential to become one of the core methods in environmental management.

2.9 Condiciones que facilitan o impiden la implementación de la/s Tecnología/s aplicadas bajo el Enfoque

normas y valores sociales/ culturales/ religiosos
  • facilitan
disponibilidad/ acceso a recursos y servicios financieros
  • facilitan

Potential for financial support could be through national small-scale farmer programs; suitable government-sponsored credit programs, public and governmental institutions such as bulk purchasers of agricultural commodities (for instance SEBRAE in Brazil).

marco de trabajo legal (tenencia de tierra, derechos de uso de tierra y agua)
  • facilitan
conocimiento de MST, acceso a apoyo técnico
  • facilitan

Use available free programmes. Use of visual aids such as smileys for evaluation to make questionnaire more comprehensible.

3. Participación y roles de las partes interesadas involucradas

3.1 Partes interesadas involucradas en el Enfoque y sus roles

  • usuarios locales de tierras/ comunidades locales

Farmers of a resettlement community on dryland; Representatives of the indigenous tribe of Pankararu

  • especialistas MST/consejeros agrícolas

Experts in soil and crop sciences; Expert in vegetation and biodiversity science of the Caatinga

  • gobierno nacional (planificadores, autoridades)

Institute of Agriculture in Pernambuco (IPA); A private company as the hired institution by the National Institute for Colonization and Agrarian Reform - INCRA

  • Company of plant breeding, seed science
3.2 Involucramiento de los usuarios locales de tierras/ comunidades locales en las distintas fases del Enfoque
Involucramiento de los usuarios locales de tierras/ comunidades locales Especifique quién se involucró y describa las actividades
iniciación/ motivación pasivo Interviews
planificación ninguno
implementación interactivo Interviews
monitoreo y evaluación interactivo Interviews

3.3 Flujograma (si estuviera disponible)

Descripción:

Simplified work flow of Bayesian Network (BN) showing different steps:
­ Defining: apply or use already applied constellation analysis (see A_BRA003en) for information and visualization of node setting for the BN model and for stakeholder identification.
­ Identifying: clarify objectives, implementation factors, interventions, intermediates and controlling factors. Give every node a state, e.g. date, temperature range, amount of precipitation, or a classification: high / low…
­ Building: Collect data to fill the conditional probability tables (CPTs) behind every node. Prepare questionnaires, ask experts and conduct a literature search. Avoid too much states and no more than four nodes indicating the next node. Finish the model by entering all data in a programme (e.g. Netica).
­ Evaluating: Compare different scenarios by changing the state of inputs (e.g. from low to high). Show a baseline (without changes), a most improved and least improved scenario to justify recommendations. Finally, hand over recommended actions to stakeholders.

Autor:

Liron Steinmetz, Verona Rodorff

3.4 La toma de decisiones en la selección de Tecnología(s) MST

Las decisiones para la selección de la/s Tecnología(s) fueron tomadas:
  • The approach was initiated by scientists.
Explique:

The approach can be applied to SLM technologies, but also can be employed for other purposes. In our data-scarce case, the method was very helpful as able to deal with different data sources and types.

Especifique las bases que sustentaron la toma de decisiones:
  • hallazgos de investigaciones

4. Apoyo técnico, fortalecimiento institucional y gestión del conocimiento

4.1 Construcción de capacidades / capacitación

¿Se proporcionó la capacitación a usuarios de tierras/ otras partes interesadas?

Especifique quién fue capacitado:
  • usuarios de tierras
  • personal de campo/ consejeros
Forma de capacitación:
  • de agricultor a agricultor
  • áreas de demostración
Forma de capacitación:
  • workshops
Temas avanzados:

Detecting decisive factors for an ideal scenario of implementation being adopted by land users. For the participants it was interesting to participate in preparing a joint view of their action space - this is generally known in its parts though not with its major interconnections and complexity. Participants especially acknowledged this value added for them.

4.2 Servicio de asesoría

¿Los usuarios de tierras tienen acceso a un servicio de asesoría?

No

4.3 Fortalecimiento institucional (desarrollo institucional)

¿Se establecieron o fortalecieron instituciones mediante el Enfoque?
  • sí, mucho
Especifique el nivel o los niveles en los que se fortalecieron o establecieron las instituciones:
  • local
Describa la institución, roles y responsabilidades, miembros, etc.

Decisive factors for the adoption of innovations were identified, including favoring cultivation techniques for Umbuzeiro agriculture (e.g. soil additives).

Especifique el tipo de apoyo:
  • construcción de capacidades/ entrenamiento

4.4 Monitoreo y evaluación

¿El monitoreo y la evaluación forman parte del Enfoque?

Si respondió que sí, ¿la documentación se utilizará para monitoreo y evaluación?

No

4.5 Investigación

¿La investigación formó parte del Enfoque?

Especifique los temas:
  • sociología
  • economía/ marketing
  • ecología
  • tecnología
Proporcione detalles adicionales e indique quién hizo la investigación:

Research on the situation of local action and governance was a major driver for the workshops. University project members prepared and held the workshops, while also did extended interpretation and integration of results across a number of different workshops.

5. Financiamiento y apoyo material externo

5.1 Presupuesto anual para el componente MST del Enfoque

Si no se conoce el presupuesto anual preciso, indique el rango:
  • < 2,000
Comentarios (ej. fuentes principales de financiamiento/ donantes principales):

German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) 100%

5.2 Apoyo financiero/material proporcionado a los usuarios de tierras

¿Los usuarios de tierras recibieron financiamiento/ apoyo material para implementar la Tecnología/ Tecnologías? :

No

5.3 Subsidios para insumos específicos (incluyendo mano de obra)

  • ninguno
 
Si la mano de obra de usuarios de tierras fue un insumo sustancial, ¿fue:
  • voluntario?

5.4 Crédito

¿Se proporcionó crédito bajo el Enfoque para actividades MST?

No

5.5 Otros incentivos o instrumentos

¿Se usaron otros incentivos o instrumentos para promover la implementación de Tecnologías MST?

No

6. Análisis de impacto y comentarios de conclusión

6.1 Impactos del Enfoque

¿El Enfoque ayudó a los usuarios de tierras a implementar y mantener Tecnologías MST?
  • No
  • Sí, un poco
  • Sí, moderadamente
  • Sí, mucho

The different scenarios of the BN tested highlight the good probability of adoption, which then can support sustainable land management.

¿El Enfoque empoderó a grupos en desventaja social y económica?
  • No
  • Sí, un poco
  • Sí, moderadamente
  • Sí, mucho

The approach was conducted especially for smallscale farmers without sophisticated irrigation tecniques and as well for the indigenous tribe Pankararu.

¿El Enfoque mejoró cuestiones de tenencia de tierra/ derechos de usuarios que obstaculizaron la implementación de la Tecnologías MST?
  • No
  • Sí, un poco
  • Sí, moderadamente
  • Sí, mucho

The BN model offers alternative sources for soil additives in case land use rights are hindering availability.

¿El Enfoque resultó en mejor seguridad alimentaria/ mejoró la nutrición?
  • No
  • Sí, un poco
  • Sí, moderadamente
  • Sí, mucho

Not inmediately but a long-term influence is possible.

Did the Approach lead to improved livelihoods / human well-being?
  • No
  • Sí, un poco
  • Sí, moderadamente
  • Sí, mucho

The different scenarios of the BN tested highlight the good probability of adoption, which can then benefit the livelihoods of adopters.

6.2 Motivación principal del usuario de la tierra para implementar MST

  • producción incrementada
  • incremento de la renta(bilidad), proporción mejorada de costo-beneficio
  • pagos/ subsidios
  • conciencia medioambiental
  • well-being and livelihoods improvement

6.3 Sostenibilidad de las actividades del Enfoque

¿Pueden los usuarios de tierras sostener lo que se implementó mediante el Enfoque (sin apoyo externo)?
Si respondió que sí, describa cómo:

Lessons learnt (especially on most favorable soil additive mixture) improve effectiveness of potential Umbuzeiro cultivation. Stakeholder pool of BN-creation comprises business networking opportunities for land users.

6.4 Fortalezas/ ventajas del Enfoque

Fuerzas/ ventajas/ oportunidades desde la perspectiva del compilador o de otra persona de referencia clave
The combination of input variables from any given background is possible.
Via Bayesian networks changes to the modelled system can be tested prospectively. The space and potential effects of management options can be shown to decision makers.
Combining Bayesian networks with Constellation Analysis allows easy determination of major nodes of the model and supports the process of decision-making for sustainable land management activities; methods proved to be very transdisciplinary.

6.5 Debilidades/ desventajas del Enfoque y formas de sobreponerse a ellos

Debilidades/ desventajas/ riesgos desde la perspectiva del compilador o de otra persona de referencia clave ¿Cómo sobreponerse a ellas?
The statistical component of the Bayesian network approach can be hard to grasp for less educated or near-illiterate stakeholder groups. Percentages of probability estimations can be translated to a graphical equivalent (e.g. gradual scale of emoticons).

7. Referencias y vínculos

7.1 Métodos/ fuentes de información

  • visitas de campo, encuestas de campo
  • entrevistas con usuarios de tierras

7.2 Referencias a publicaciones disponibles

Título, autor, año, ISBN:

Rodorff V., Steinmetz L., Siegmund-Schultze M., Köppel J. (2015) Using Bayesian networks to depict favouring frame conditions for sustainable land management: Umbuzeiro-tree planting by smallholders in Brazil

¿Dónde se halla disponible? ¿Costo?

Session: Methods, tools and impact applications. Tropentag ‘Management of land use systems for enhanced food security - conflicts, controversies and resolutions’, September 16 – 18, 2015, Humboldt-Universität zu Berlin, Berlin, Germany

7.3 Vínculos a la información relevante disponible en línea

Título/ descripción:

Innovate project information

URL:

http://www.innovate.tu-berlin.de/v_menue/subprojects/sp7_decision_support_approach_and_project_coordination/sp7_rm1_decision_support_approach/parameter/en/

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