La integración de la inteligencia artificial en la agricultura en general y en la producción de cultivos de invernadero en particular marca una nueva era en el sector agrícola.
El camino de la IA desde la investigación teórica hasta la aplicación práctica está todavía en sus inicios, pero los resultados obtenidos son impresionantes.
Mundo Agropecuario ha leído el artículo de Rebecca Bockhout, publicado en el portal HortiDaily.comsobre quién está a la vanguardia de la introducción de la inteligencia artificial en los invernaderos de pepinos y cómo La tecnología avanza: “Desde 2018, el Dr. Kenneth Tran, director ejecutivo de Koidra, ha estado ampliando la capacidad de cultivar pepinos en condiciones controladas, es decir, en invernaderos.
Ese mismo año, el equipo de Tran obtuvo el primer lugar en el Desafío Autónomo de Invernadero inaugural, logrando un récord mundial de rendimiento de pepino en invernadero de 51,25 kg/m2 en menos de cuatro meses. En ese momento, Tran estaba trabajando en Microsoft Research en investigación de capacitación de IA en el mundo real, enfocándose en aplicaciones en optimización de energía de centros de datos y agricultura en ambientes controlados.
La competencia de 2018, organizada por la Universidad de Wageningen en los Países Bajos, marcó la primera vez que se cultivaron pepinos de forma remota utilizando inteligencia artificial. Cinco equipos internacionales que representaban a nueve países tuvieron que cultivar pepinos en una superficie de 96 metros cuadrados. El objetivo era maximizar el beneficio neto y minimizar el uso de recursos. La sexta sección del invernadero estaba controlada por productores holandeses experimentados y servía de estándar.
Cada equipo controló de forma remota los actuadores (calefacción, ventilación, protección, iluminación, nebulización, CO2, agua y nutrientes) mediante algoritmos de inteligencia artificial. Estos variaron entre los equipos, lo que dio como resultado diferentes estrategias de producción, clima y riego, así como diferentes rendimientos y eficiencia de recursos.
El equipo de Tran en Sonoma se destacó por centrarse en una iluminación natural altamente integrada y al mismo tiempo optimizar la iluminación artificial, la temperatura y las emisiones de CO2. Tras alcanzar un récord, el equipo superó a todos los competidores en términos de beneficios y desarrollo sostenible. En comparación con el fabricante de referencia, su beneficio neto fue del 17%.
«Esto demostró el potencial de la inteligencia artificial en la agricultura, especialmente para mejorar la eficiencia de los recursos, los rendimientos y reducir la necesidad de supervisión humana constante», dice Tran, quien ahora es director ejecutivo de Koidra, un proveedor de automatización inteligente de invernaderos que utiliza inteligencia artificial.
La victoria de Tran en la competencia inaugural de Invernadero Autónomo de WUR representó un importante paso adelante en la exploración de cómo la tecnología podría integrarse en los métodos de cultivo tradicionales. Esto también jugó un papel clave en la fundación de Koidra.
Según él, la inteligencia artificial hoy es una herramienta de apoyo a la toma de decisiones para aumentar los rendimientos y ahorrar recursos, adaptándose a explotaciones de cualquier tamaño y usuarios con diferentes niveles de experiencia. Es importante destacar que la IA ayuda a los productores a adaptarse a nuevos cultivos y estudiar la rentabilidad de su adopción basándose en predicciones, en lugar de mediante costosas pruebas y errores.
Desde una perspectiva financiera, los beneficios de la IA en la agricultura se pueden cuantificar de dos maneras importantes: mayores ingresos por metro cuadrado por año y ahorros de costos por metro cuadrado por año. El primero se logra mediante mayores rendimientos y productos de mejor calidad, que tienen una gran demanda en el mercado. Esto último se logra mediante un uso más eficiente de recursos como el agua, los nutrientes y la energía, lo que resulta en importantes reducciones de costos.
“Estos rendimientos financieros no son sólo hipotéticos. Se están demostrando activamente en aplicaciones del mundo real, como lo demuestran las pruebas y colaboraciones entre empresas de IA como Koidra e instalaciones de cultivo a gran escala”, enfatiza Tran.
Actualmente, los investigadores de la Universidad de Wageningen continúan estudiando sistemas de invernaderos autónomos como parte de su proyecto AGROS. El objetivo principal es la creación de un invernadero autónomo para pepinos, cuyo cultivo se controla de forma remota mediante inteligencia artificial. Este proyecto combina algoritmos inteligentes y sensores avanzados para monitorear las características clave de los cultivos y ayudar a tomar decisiones para un cultivo rentable.
Las pruebas de validación se completaron en agosto de este año. En el experimento, se cultivaron pepinos Hi Power en tres secciones del invernadero utilizando diferentes métodos. Un compartimento era controlado por los fabricantes mediante métodos tradicionales, mientras que los otros dos utilizaban algoritmos de inteligencia artificial: un gemelo digital y un algoritmo de aprendizaje por refuerzo (RL).
Curiosamente, en esta última prueba, los productores tradicionales lograron el mayor beneficio neto, lo que demuestra la eficacia del conocimiento tradicional en el cultivo de pepinos y las estrategias de riego.
La división Digital Twin, que modeló las respuestas climáticas y de cultivos, utilizó datos en tiempo real para equilibrar costos y beneficios. Aunque aquí se cosecharon menos pepinos, utilizaron la electricidad de manera más eficiente, lo que resultó en el costo más bajo por kWh de electricidad.
En el compartimento RL, un algoritmo controlaba de forma autónoma el clima, ajustando factores como la iluminación, la concentración de CO2 y la calefacción. A pesar de que el algoritmo no estaba acostumbrado al riego, el rendimiento fue bueno y la inteligencia artificial tomó las decisiones correctas. En base a los datos obtenidos, los investigadores continuarán optimizando.
En cuanto al cultivo comercial, Koidra se fusionó con Great Lakes Greenhouses Inc. el año pasado. (GLG), uno de los operadores de invernaderos más grandes de América del Norte, para ver cuánto mayor rendimiento se podría lograr con un invernadero de pepinos autónomo.
Koidra ofreció sus soluciones innovadoras, incluidos los sistemas DataPilot y KoPilot, para optimizar las condiciones de cultivo en los invernaderos GLG.
DataPilot desempeña un papel fundamental en este proceso al integrar y gestionar los grandes conjuntos de datos necesarios para tomar decisiones informadas. Estos conjuntos de datos, almacenados en la nube y visualizados en un panel, brindan una descripción general completa de las condiciones ambientales.
Mientras tanto, KoPilot extrae información de estos datos, toma decisiones en tiempo real y envía puntos de ajuste a la computadora climática. Esto permite configuraciones dinámicas. La sinergia entre DataPilot y KoPilot permite que el sistema se adapte perfectamente a las condiciones cambiantes y optimice dinámicamente las operaciones, proporcionando un entorno óptimo en constante evolución.
La prueba duró tres meses y resultó en un aumento del 19,6% en el rendimiento en comparación con un área controlada manejada manualmente por productores experimentados. Al mismo tiempo, GLG redujo su coste unitario de electricidad en aproximadamente un 17% en el área controlada por la IA.
Se lograron mayores rendimientos mediante el monitoreo las 24 horas del día, los 7 días de la semana, de la temperatura, la humedad y los niveles de CO2. No se utilizó iluminación adicional.
“Siempre damos prioridad al rendimiento a la hora de optimizar. Pero cuando podemos agregar un aumento porcentual en el rendimiento sin aumentar la huella del invernadero y ahorrar costos, estas tecnologías son realmente interesantes para nosotros”, dijo Mark Reimer, Gerente de Investigación y Desarrollo Comercial de GLG.
(Fuente: www.hortidaily.com. Autor: Rebecca Bockhout. Foto: Proyecto AGROS).
