Existe una necesidad creciente y urgente de abordar la inseguridad alimentaria mundial. Esta urgencia se ve subrayada por informes de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) , que afirma que casi 828 millones de personas padecen hambre en todo el mundo.
Por Woo Soo Kim
El cambio climático está agravando aún más estos problemas, alterando los sistemas agrícolas tradicionales y poniendo de relieve la necesidad de encontrar soluciones más inteligentes y eficientes en el uso de los recursos.
Pero imaginemos un futuro donde los sistemas de cultivo en interiores puedan funcionar completamente de forma autónoma, gestionando el agua, los nutrientes y las condiciones ambientales sin supervisión humana. Estos sistemas autónomos, impulsados por inteligencia artificial (IA) y potenciados por robótica, podrían revolucionar la forma en que producimos alimentos, especialmente en regiones con tierras cultivables limitadas.
Para hacer frente a la inseguridad alimentaria y hídrica se necesitan soluciones innovadoras como la agricultura de precisión, el uso de inteligencia artificial y la robótica para fomentar el desarrollo sostenible .
Mi equipo de investigación en la Escuela de Ingeniería de Sistemas Mecatrónicos de la Universidad Simon Fraser (SFU) ha desarrollado un prototipo de robot sensor impulsado por IA capaz de monitorear de forma autónoma las necesidades de agua de las plantas de tomate.
Agricultura impulsada por IA
En los invernaderos convencionales, se emplean diversas técnicas de gestión del agua para mejorar la eficiencia y minimizar el desperdicio. Estas incluyen el riego por goteo , el uso de sensores de humedad del suelo y sistemas de riego automatizados .
A pesar de su eficacia, estos métodos tienen limitaciones en cuanto a capacidad de respuesta y precisión y pueden provocar riego excesivo o insuficiente, desperdicio de recursos y afectar la salud de los cultivos.
La agricultura consume la mayor parte del agua que utiliza la humanidad. Dado que la escasez de agua afecta a más de dos mil millones de personas en todo el mundo , es fundamental encontrar formas innovadoras de utilizarla de forma más eficiente.
En SFU, hemos desarrollado un robot innovador que utiliza señales eléctricas de las plantas, también conocidas como respuestas electrofisiológicas vegetales , como indicadores en tiempo real de su salud y necesidades de hidratación. El sistema integra algoritmos avanzados de IA para interpretar estas señales y determinar cuándo es necesario suministrar agua.
Esta tecnología elimina las conjeturas tradicionales y el trabajo manual involucrado en el riego, promoviendo el uso eficiente del agua y reduciendo el desperdicio al tiempo que optimiza la salud de las plantas.
Investigaciones recientes destacan el potencial de integrar innovaciones de IA en la agricultura. Los sistemas basados en IA pueden mejorar significativamente la eficiencia hídrica, reducir la escorrentía química y optimizar el rendimiento de los cultivos.
Los avances en robótica también están facilitando el monitoreo no invasivo y continuo de la salud de las plantas, permitiendo intervenciones precisas y oportunas.
Los avances recientes en el monitoreo de señales fisiológicas de las plantas han demostrado que los sensores capaces de capturar señales eléctricas que reflejan el estrés, la hidratación y la salud general de las plantas pueden proporcionar datos altamente específicos y en tiempo real.
Nuestro robot sensor no invasivo mejora este proceso al permitir un monitoreo continuo y eficiente de la salud de la planta, haciendo que la automatización sea más receptiva y efectiva.
Cuando se combinan con IA, estas señales permiten un riego de precisión que se adapta dinámicamente a las necesidades reales de la planta, lo que representa un salto significativo en el cuidado inteligente de las plantas .
Además, las innovaciones recientes que utilizan imágenes multiespectrales y aprendizaje automático han mejorado enormemente nuestra capacidad para detectar enfermedades y el estrés en las plantas. Esto puede integrarse con robots de detección eléctrica como el nuestro para desarrollar sistemas integrales de monitorización de la salud vegetal .
Con estas mejoras, la agricultura totalmente autónoma se vuelve viable. Esta tecnología va más allá del riego, utilizando sensores robóticos para interpretar las señales de las plantas y permitiendo la gestión autónoma de nutrientes y la monitorización ambiental.
Estos robots multifuncionales tienen como objetivo optimizar el uso de recursos, reducir el desperdicio y aumentar el rendimiento de los cultivos, apoyando la seguridad alimentaria mundial a través de la gestión holística de la salud de las plantas.
De los invernaderos a los campos
Nuestro prototipo es prometedor en invernaderos. Sin embargo, el verdadero potencial de la gestión del agua con IA reside en soluciones escalables y adaptables. Abordar la seguridad alimentaria e hídrica mundial requiere colaboración internacional para compartir conocimientos y tecnología, y desarrollar estrategias regionales específicas para las zonas afectadas por la escasez y el cambio climático .
En los últimos años, nuestro equipo ha trabajado profundamente con las comunidades agrícolas de Tanzania y de países de Asia y el Pacífico como Singapur, Filipinas, Japón y Corea del Sur, comprendiendo sus desafíos únicos.
Estas regiones enfrentan una grave escasez de agua, acceso limitado a tecnología sofisticada y los impactos adversos del cambio climático. Para ser eficaces, las soluciones desarrolladas en entornos controlados deben adaptarse y hacerse accesibles a los agricultores.
Esto significa desarrollar herramientas de sensores que sean asequibles y fáciles de usar, y sistemas robóticos e IA escalables que puedan operar eficazmente en condiciones ambientales y de infraestructura variables.
La colaboración internacional desempeña un papel fundamental en este ámbito. Compartir conocimientos mediante alianzas de investigación transfronterizas, programas de desarrollo de capacidades e iniciativas de transferencia de tecnología puede acelerar la implementación de soluciones de agricultura inteligente en todo el mundo.
La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura , la Asociación de Universidades de la Cuenca del Pacífico y el Banco Mundial están fomentando activamente dichas colaboraciones, destacando que el progreso de la agricultura sostenible depende de la integración de la tecnología de vanguardia con el conocimiento local.
Nuestro objetivo es desarrollar robots de detección de IA asequibles y fáciles de implementar para pequeñas granjas que puedan proporcionar monitoreo de plantas en tiempo real para reducir el desperdicio y mejorar los rendimientos.
Estos sistemas pueden fomentar ecosistemas agrícolas resilientes y contribuir a alcanzar el objetivo de desarrollo sostenible de las Naciones Unidas de acabar con el hambre y la malnutrición.
En última instancia, escalar prototipos como el nuestro, desde los invernaderos hasta la agricultura global, requiere una sólida colaboración internacional. Las políticas de apoyo y el intercambio de conocimientos acelerarán la implementación de sistemas inteligentes de gestión del agua. Esto permitirá a los agricultores de todo el mundo lograr una producción alimentaria más sostenible y resiliente.
Este artículo se republica de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
