Una investigación pionera en Perú, enfocada en el desarrollo y aplicación de la inteligencia artificial en toda la cadena productiva del banano, especialmente del cultivado de manera orgánica en la región Piura, está desarrollando la candidata al doctorado en Ingeniería de la Universidad de Piura, Estefani Almeyda.
“Piura es una de las primeras regiones productoras y exportadoras de banano orgánico a nivel nacional. La actividad económica del cultivo, cosecha y exportación de banano orgánico es una de las principales fuentes de ingresos de familias en zonas rurales de Piura. Lo cual demuestra una alta relevancia y pertinencia para la implementación de ese tipo de tecnologías”, sostiene la investigadora en diálogo con la Agencia de Noticias Andina.
¿Qué es la inteligencia artificial?
Es importante definir qué es la inteligencia artificial y su relevancia en los sectores productivos. “Aunque no hay una definición exacta, varios autores definen la inteligencia artificial como la capacidad que adquiere un sistema para poder automatizar procesos o tareas que realiza el ser humano en su vida cotidiana, con la finalidad de optimizar los procesos y aumentar la eficiencia en la toma de decisiones”, argumenta Almeyda.
Añade que la inteligencia artificial, como un campo de las ciencias de la computación, tiene dos áreas del conocimiento: Machine Learning o innovaciones tecnológicas relacionadas aprendizaje de máquinas; y el Deep Learning a aprendizaje a profundidad.
A través del Machine Learning se genera un método para entrenar a ciertos sistemas inteligentes para identificar patrones de eventos pasados, algunos de ellos no advertidos a simple vista, y a partir de estos aprender sobre su comportamiento para predecir situaciones futuras con un alto nivel de exactitud, explica.
Para lograr este método se desarrolla una intensa interacción de algoritmos o fórmulas matemáticas y estadísticas, que constituyen el “corazón” del Machine Learning porque van a trabajar en la identificación de los patrones de eventos pasados y con ello inferir patrones futuros, asevera.
Áreas de aplicación de la inteligencia artificial
En esta investigación, que constituye la primera parte de la tesis doctoral de la ingeniera industrial Estefani Almeyda, titulada “Inteligencia artificial aplicada al banano: desarrollos tecnológicos, impactos y desafíos futuros”, se desarrolló una revisión a profundidad de más de 50 publicaciones científicas que han reportado el desarrollado e implementación de modelos predictivos usando tecnología de inteligencia artificial para resolver problemas reales del quehacer y/o procesos operativos de la cadena de valor del banano.
“Los hallazgos de la investigación demuestran que hay 11 tipos de desarrollo tecnológico o áreas de aplicación de la inteligencia artificial en la cadena de valor del banano, conformada por cuatro eslabones: la siembra, la cosecha, la postcosecha y la comercialización”, afirma la investigadora.
Detalla que estos desarrollos tecnológicos con mayor producción científica son, en el ámbito de la siembra: la identificación automática del tipo de cultivo de banano mediante visión computacional; el control, monitoreo y clasificación del tipo de suelo donde se siembra el banano; la detección automática de enfermedades de la hoja del banano; y la clasificación de niveles de crecimiento de las plagas que afectan a la planta del banano.
En el ámbito de la cosecha existen dos áreas de aplicación: la clasificación automática del nivel de madurez del fruto del banano y la clasificación de la edad madurativa del racimo del banano.
En el eslabón de postcosecha se tiene la identificación automática de la calidad del fruto, aspecto muy importante por su trascendencia en la comercialización dado que se determina y clasifica al banano según sus dimensiones, tamaño, color, forma y otros criterios de calidad para acceder a mercados internacionales exigentes y con mayor poder adquisitivo.
Otra área de aplicación de la inteligencia artificial se vincula al reconocimiento automático del banano respecto a otras frutas; así como la predicción a futuro del rendimiento del cultivo. “Estos modelos de inteligencia artificial pueden predecir con una alta precisión, cuántas toneladas de banano se van a poder cosechar en la siguiente temporada”, resalta.
En el cuarto y último eslabón de la cadena productiva del banano, relacionado a la comercialización, Almeyda encontró investigaciones sobre aplicación de inteligencia artificial para automatizar el proceso de secado del banano deshidratado. “En este aspecto, se ha desarrollado un sistema que define cuáles son los patrones más idóneos que permiten la optimización del banano deshidratado”, refiere.
Por último, hay investigaciones que hacen un análisis de la producción nacional del banano a lo largo de los años. “Este pronóstico sirve para la macroeconomía, a fin de conocer la tendencia y predecir el nivel de producción de este cultivo en un periodo a futuro”, resalta.
La investigadora indica que esta producción científica, identificada en 23 países productores de banano a nivel mundial, ha sido generada en el periodo 2015-2020 que aborda el estudio de la tesis doctoral.
“De estas once áreas identificadas, hay dos que tienen mayor dinamismo en la producción científica sobre inteligencia artificial y se traduce en los artículos publicados. Se trata de las que se ocupan de las enfermedades que afectan a la hoja del banano, así como la vinculada a la detección automática del nivel de madurez de la fruta. A nivel mundial, tanto India como China son los países que están muy involucrados en estas dos áreas de investigación”, revela.
Precisa que estas dos áreas de investigación se caracterizan por incorporar una gran base de datos de imágenes, entre 1,000 y 2,000, sobre las enfermedades y el nivel de madurez del banano, las cuales son procesadas mediante los algoritmos a fin de identificar, con un nivel de precisión del 97%, los patrones que definen la manifestación de esos eventos y predecir su ocurrencia futura para evitar o mitigar sus efectos.
“Se trata de dos áreas que son actualmente tendencia en la investigación científica sobre inteligencia artificial vinculada a la producción del banano y todo indica que continuarán teniendo una gran proyección a nivel internacional”, puntualiza.
Beneficios para el banano peruano
Los hallazgos de la investigación doctoral confirman que los desarrollos tecnológicos impulsadas por inteligencia artificial aumentan el desempeño y sostenibilidad de las actividades operativas y de gestión de la cadena de valor del banano.
“Las publicaciones científicas revisadas han demostrado impactos positivos en los siguientes aspectos: económico, gestión agrícola, social y ambiental”, remarca.
En el nivel económico permite un aumento de las ganancias de producción, optimización de costos operativos, ahorro y optimización de recursos, y preciso pronóstico de rendimiento de cosecha.
En gestión agrícola impulsa la productividad agrícola mejorada, rendimiento de cosecha optimizado, reducción de pérdidas en la postcosecha, aseguramiento de la calidad de la fruta para consumo, maduración y clasificación de frutas de forma eficiente y automática, monitoreo eficiente de recursos como agua y suelo en las parcelas, y optimización del proceso de toma de decisiones.
En el ámbito social promueve la sostenibilidad de la seguridad alimentaria de la fruta, mayor satisfacción del cliente, reputación comercial, minimización del estrés de las operaciones manuales y simplificación de los procesos de toma de decisiones para los agricultores, administradores, legisladores, entre otros beneficios
Y en el aspecto ambiental posibilita la reducción de los impactos ambientales como la reducción de la huella hídrica en la precosecha, reducción del desperdicio de alimentos en la postcosecha, minimización electricidad y emisiones de gases de efecto invernadero en el procesamiento de alimentos.
“De esa manera, este estudio destaca varios puntos de consideración que podrían ser útiles para los usuarios del sector del banano en la región Piura, como pequeños agricultores, productores, exportadores, autoridades y tomadores de decisiones en general. Además, esta investigación ayudará a los investigadores, profesionales y tomadores de decisiones a comprender las tendencias tecnológicas actuales de la inteligencia artificial aplicada al banano. Este estudio sirve de base para expandir la frontera del conocimiento en el futuro y continuar con más desarrollos tecnológicos aplicados al banano”, asegura Estefani Almeyda.
Publicación de artículo en revista científica
Este importante aporte al conocimiento de la aplicación de la inteligencia artificial a la producción del banano, por parte la candidata al doctorado Estefani Almeyda, será publicado próximamente en la revista
Engenharia Agricola de la Asociación de Ingeniería Agrícola de Brasil.
“En enero de este año me confirmaron la aceptación para publicar este artículo en esta revista de Brasil, país que lidera a nivel regional en temas de investigación y desarrollo sobre inteligencia artificial aplicada a la agricultura y, en especial, al cultivo del banano. La fecha tentativa de publicación en versión digital es a fines de marzo e inicios de abril”, comenta.
Desarrollo de modelo predictivo
La segunda parte de la tesis doctoral de la ingeniera industrial Estefani Almeyda se enfocará en el desarrollo de un modelo predictivo, basado en inteligencia artificial, que pueda estimar el volumen de exportación de banano cultivado en Perú con un nivel de precisión del 97%.
“Lo que hace este modelo es utilizar los datos sobre las exportaciones de banano de los últimos 20 años, cuando se produjo la primera exportación peruana de este cultivo, para estimar las exportaciones futuras. La curva de crecimiento observada desde el inicio de las exportaciones muestra un crecimiento muy significativo en el transcurso de los años. El modelo trata de identificar los patrones de crecimiento a lo largo de los años para predecir cuál vendría a ser el nivel de exportación en el siguiente año”, dijo.
Este modelo predictivo servirá de gran ayuda para los actores involucrados en la producción del banano, las autoridades a nivel nacional, regional y local, entre otros tomadores de decisiones para optimizar la gestión de este importante cultivo.
“En abril próximo está prevista la entrega de la tesis redactada a la universidad y entre junio y julio ya debería estar la tesis sustentada”, estima.
Doctorado financiado por Concytec
El Doctorado en Ingeniería que cursa la ingeniera industrial Estefani Almeyda en la Universidad de Piura (UDEP) cuenta con el financiamiento del Concytec, a través de ProCiencia, que busca formar profesionales especializados y capacitados en las más avanzadas tecnologías de la actualidad, como la inteligencia artificial.
A nivel universitario recibe el apoyo del Laboratorio de Automatización de Procesos de la Facultad de Ingeniería de la UDEP. “El Doctorado accedió a un financiamiento del Concytec y ello ha permitido la formación de nueve profesionales en inteligencia artificial, el internet de las cosas, el control automático de procesos y otros conocimientos aplicados con la finalidad de seguir generando un dinamismo en la investigación y en la solución de problemas mediante la tecnología en beneficio de la sociedad”, enfatiza.
Perfil de la investigadora
La candidata al Doctorado en Ingeniería, Estefani Almeyda, es ingeniera industrial formada en la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), y cuenta con una maestría en Gestión y Política de la Innovación y la Tecnología en esa misma casa superior de estudios.
Cuenta con más de 5 años de experiencia en gestión de proyectos de I+D+i de alcance nacional, optimización de procesos industriales y metodologías ágiles. Sus áreas de investigación son Industria 4.0, Machine Learning aplicada a la agroindustria, algoritmos de aprendizaje supervisado, y transferencia tecnológica.
Es ponente frecuente en temas de innovación tecnológica y voluntaria en las organizaciones que impulsan la promoción de la ciencia, tecnología y la innovación tecnológica.
(FIN) LZD/MAO