Autor: Jesús Salvador Ruíz Carvajal
“El mundo está cambiando, y también el sector primario”
La agricultura se enfrenta a sequías prolongadas, empobrecimiento del suelo, disminución en la productividad, desperdicio de alimentos y un crecimiento de la demanda alimentaria. Frente a este panorama los líderes de la agricultura inteligente proponen un futuro donde la tecnología solucione estos problemas, optimizando y haciendo más eficiente la forma en la que producimos los alimentos.
La agricultura es una de las industrias más antiguas e importantes del mundo. La población mundial está creciendo rápidamente, lo que aumenta la demanda de alimentos y empleo. Como resultado, se están introduciendo nuevos métodos automatizados para satisfacer las necesidades alimentarias porque los métodos tradicionales utilizados por los agricultores son insuficientes para satisfacer estas necesidades y, al mismo tiempo, brindar oportunidades de empleo a miles de millones de personas en todo el mundo.
Los agricultores se ven obligados a buscar nuevas soluciones debido a la escasez de mano de obra, una legislación más estricta, una población mundial en aumento y una cantidad decreciente de agricultores. Tecnologías como Internet de las cosas, Big Data y análisis, inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático o Machine Learning (ML) se abren paso en casi todas las industrias. Se están realizando esfuerzos e investigaciones para mejorar la calidad y la cantidad de productos agrícolas al hacerlos "conectados" e "inteligentes" a través de la "agricultura inteligente".
Las innovaciones están basadas en tecnología y van desde maquinas parcial o totalmente automatizadas a drones y modelos cooperativos. El informe Agriculture 4.0, el futuro de la tecnología en la agricultura del 2018; lanzado en la Cumbre de Gobierno Mundial, alerta sobre un panorama urgente; aproximadamente 800 millones de personas en todo el mundo padecen hambre y para el 2050 se tendrá que producir un 70% más de alimentos para abastecer a la población.
La inteligencia artificial (IA), es el campo científico de la informática que se centra en la creación de programas y mecanismos que pueden operar de una manera considerada inteligente. Estos sistemas utilizan algoritmos y técnicas de aprendizaje automático para analizar datos, tomar decisiones, resolver problemas y adaptarse a nuevas situaciones. La inteligencia artificial tiene aplicaciones en una amplia variedad de campos; comprende desde asistentes virtuales y vehículos autónomos y es capaz de realizar desde diagnósticos de campo hasta análisis de los sistemas de producción de cultivos.
En otras palabras, la IA es el concepto según el cual “las maquinas piensan como seres humanos”. De hecho, los sistemas de inteligencia artificial son capaces de analizar datos en grandes cantidades (big data) e identificar patrones y tendencias y, por lo tanto, lograr formular predicciones de forma automática con rapidez y precisión. Lo importantes que la IA posibilite que nuestras experiencias cotidianas sean más inteligentes. ¿Cómo? Integrando análisis predictivos y otras técnicas de IA en aplicaciones que se utilizan a diario.
Figura 1. La agricultura inteligente es el futuro de la producción agrícola. Fuente: META |
La agricultura es una ocupación que requiere mucha mano de obra y, con el aumento de la población y la demanda de producción agrícola, la automatización se está volviendo cada vez más importante. La IA ayuda significativamente a los agricultores en componentes, tecnologías y aplicaciones. El análisis predictivo y los sistemas mejorados de gestión de granjas y cultivos garantizan la calidad y el suministro de los cultivos.
A través de fotografías satelitales e información meteorológica, las empresas determinan la superficie cultivada y rastrean la salud de los cultivos en tiempo real. Las empresas pueden utilizar tecnologías de big data, IA y ML para anticipar los precios, calcular la producción y el rendimiento de los tomates e identificar plagas y enfermedades. Pueden asesorar a los agricultores sobre los niveles de demanda, las variedades de cultivos que se deben plantar para obtener el mejor beneficio, el uso de pesticidas y los patrones de precios futuros.
La IA será un poderoso instrumento que puede ayudar a las organizaciones a lidiar con la creciente complejidad de la agricultura contemporánea, ya que reduce drásticamente la escasez de recursos y mano de obra. Ya es hora de que las grandes corporaciones inviertan en esta área. Muchas industrias utilizan la tecnología de IA para aumentar la productividad y la eficiencia. Las tecnologías de IA están ayudando a las personas de todos los sectores a superar los obstáculos convencionales. Las finanzas, el transporte, la atención médica y la agricultura se encuentran entre los sectores que emplean aplicaciones de IA.
¿Cómo funciona y para qué sirve la Inteligencia Artificial?
El corazón de la inteligencia artificial es el aprendizaje automático (machine learning), que permite a las máquinas mejorar su rendimiento en una tarea especifica a medida que se les proporciona más datos y experiencia, dentro del aprendizaje automático, las redes neuronales artificiales son un componente clave. Inspiradas en la estructura y el funcionamiento del cerebro humano esas redes se utilizan para tareas de procesamiento de información.
El procesamiento de lenguaje natural (NLP, por sus siglas en inglés) es otra tarea importante de la IA que se centra en la interacción entre las computadoras y el lenguaje humano. Los sistemas de NLP posibilitan a las maquinas entender, interpretar y generar lenguaje humano. Esto se aplica en la traducción automática, los chatbots, la generación de texto y la extracción de información.
La IA requiere grandes cantidades de datos para funcionar correctamente. Los datos se recopilan, almacenan y procesan por medio de hardware y software especializados. Los avances en tecnología de almacenamiento y computación en la nube han sido fundamentales para el crecimiento de la IA.
Figura 2. Las imágenes satelitales hacen posible el manejo de una enorme cantidad de datos. Fuente: META |
Agricultura de Precisión: Inteligencia Artificial al Servicio de los Cultivos
La inteligencia artificial pretende que las maquinas aprendan a pensar como lo haría un cerebro humano. Gracias a la recopilación masiva de datos, la IA puede convertir al sector primario en una actividad mucho más eficiente, optimizada y segura. Recopilar datos para anticiparse a los problemas, este es, probablemente el mayor beneficio de la aplicación de la IA en la agricultura. Se trata de aplicar inteligencia artificial para una agricultura precisa, optimizada y eficiente, a través del monitoreo de las parcelas. Tomar la mejor decisión posible según datos recogidos por tractores con GPS, drones, robots a pie de cultivo que detectan anomalías.
Los principales ejemplos en la actualidad son los siguientes:
- En la agricultura, herramientas específicas como Climate FieldView y John Deere Operations Center permiten a los agricultores visualizar y analizar datos de campo en tiempo real, optimizando decisiones relacionadas con el manejo del suelo, la siembra y el control de plagas.
- Facebook y Google fotos sugieren el etiquetado y agrupamiento de fotos con base en el reconocimiento de imagen
- Utilizando procesamiento de lenguaje natural, Siri funciona como un asistente personal.
- Un ejemplo más específico es el uso de drones equipados con cámaras multiespectrales para identificar áreas de estrés hídrico o plagas en los cultivos, permitiendo acciones precisas y a tiempo.
La agricultura es una industria que requiere mucha mano de obra, por lo que no es sorprendente que haya escasez de mano de obra. Sin embargo, la automatización puede ayudar a resolver este problema. Algunos ejemplos son los tractores con conductor automático, los sistemas inteligentes de riego, pulverización y fertilización, y los robots de cosecha basados en IA. Puede resultar difícil para las empresas de software hacer que los agricultores comprendan todo el sistema de IA.
La IA se utiliza en la agricultura para la cosecha en el campo, el control de la salud, el control de plagas y la detección de deficiencias. En el sector agrícola, el aprendizaje automático y la IA están reemplazando los métodos obsoletos de pronóstico e inteligencia. La IA hace que el sector agrícola sea más adaptable al llevar tecnologías de vanguardia al campo.
Los biosensores incluso han hecho posible monitorear la humedad y la fertilidad del suelo. En lugar de utilizar modelos básicos de regresión lineal, se recopilan datos sin procesar y varios métodos. Las redes neuronales pueden calcular y predecir tendencias climáticas pasadas con dependencias no lineales.
Figura 3. La automatización de la maquinaria agrícola reduce costos y mejora la producción. Fuente: META |
Como resultado, para productos básicos como el arroz, el trigo y el maíz, se puede utilizar la IA para sembrar las semillas en el momento adecuado porque requieren principalmente lluvias intensas para crecer y, por lo general, se cultivan.
Parámetros agrícolas monitoreados por la inteligencia artificial
- Identificar el potencial productivo de las regiones.
- Ayuda para los Ingenieros en la elección del sistema de producción adecuado para el cultivo.
- Obtener información apropiada de los cultivos en tiempo real.
- Identificar patrones derrochadores de consumo de insumos y recursos.
- Detección de suelos defectuosos, Manejo del suelo (labranza).
- Uso de tractores autónomos.
- Monitoreo de la fertilidad de los suelos.
- Monitoreo del crecimiento y desarrollo de los cultivos.
- Monitoreo de la evapotranspiración.
- Asperjados inteligentes.
- Eficiencia de los riegos
- Predicción de condiciones meteorológicas
- Protección de plagas, malezas y enfermedades.
- Mejorar la toma de decisiones asertivas.
- Permitir a los agricultores alcanzar resultados eficientes.
- Proporcionar guías adecuadas de los sistemas de producción.
- Determinación de fondos a nivel explotación.
- Impulsar el análisis predictivo.
- Conseguir resultados eficientes con el menor esfuerzo.
- Aumentar la rentabilidad de los agricultores.
- Mejorar el uso eficiente de los recursos naturales.
- Ayudar a resolver el problema de la escasez de alimentos.
- Generar técnicas precisas y controladas.
- Predicciones de cosecha.
- Apoyar en la cadena de valor en la agricultura
Figura 4. La inteligencia artificial aplicada a la agricultura. Fuente: META |
¿Qué retos enfrenta el empleo de la inteligencia artificial en la agricultura?
Limitaciones de la IA
La conectividad limitada en áreas rurales es una barrera crítica. La falta de acceso a Internet de alta velocidad dificulta la implementación de tecnologías basadas en la nube y el uso de herramientas avanzadas de análisis de datos en tiempo real.
La falta de soluciones simples que incorporen e integren sin problemas la IA en la agricultura es una barrera importante para la adopción generalizada de la IA en la agricultura. La mayoría de los agricultores carecen del tiempo y las habilidades digitales para investigar soluciones de IA por su cuenta. Para incorporar la IA en la agricultura, estas nuevas soluciones de IA deberán integrarse en la infraestructura y sistemas existentes que los agricultores ya utilizan.
Los agricultores, en particular los de las zonas rurales, carecen de conocimientos técnicos y no son conscientes de la existencia de dichas tecnologías. A medida que se genere más conciencia y las tecnologías se vuelvan más accesibles para el agricultor promedio, la agricultura puede volverse semiautónoma, con la IA a la cabeza.
Los sistemas de IA requieren una gran cantidad de datos para entrenar a las máquinas y hacer predicciones precisas. Los datos espaciales se obtienen fácilmente en el caso de tierras principalmente agrícolas, pero los datos temporales son difíciles de obtener. La mayoría de los datos específicos de los cultivos solo se pueden obtener una vez al año mientras se cultivan. Dado que la infraestructura de datos toma tiempo para madurar, construir un modelo de ML sólido lleva mucho tiempo.
El futuro a corto plazo de la IA
En el futuro, las tecnologías de IA ofrecerán soluciones innovadoras y precisas a los principales problemas agrícolas que enfrentan los agricultores de todo el mundo. La IA proporcionará soluciones para casi todo, desde el control de plagas hasta la predicción del tiempo y la asistencia en las tareas agrícolas. En los próximos años se realizarán descubrimientos más emocionantes en IA directamente relacionados con la agricultura.
En el futuro, la IA ayudará a los agricultores a convertirse en científicos agrícolas utilizando datos para optimizar los rendimientos de las hileras individuales de plantas. Las empresas de IA están desarrollando robots que pueden realizar fácilmente diversas tareas en entornos agrícolas. Este robot está diseñado para recolectar cultivos de manera más rápida y minuciosa que los humanos. A estos robots se les enseña a cosechar y empaquetar cultivos mientras verifican la calidad de los cultivos y las malezas. Estos robots también pueden superar las dificultades a las que se enfrenta el trabajo agrícola. Los algoritmos de IA utilizan fotografías satelitales y datos históricos para detectar si un insecto ha aterrizado y qué tipo de insecto ha aterrizado, como un saltamontes o una langosta. La IA ayuda a los agricultores con el control de plagas enviando notificaciones a sus teléfonos móviles para que tomen las medidas necesarias y apliquen el control de insectos adecuado.
Conclusiones
Casos de estudio en regiones con alta adopción tecnológica demuestran que la IA puede transformar la agricultura al permitir la recolección autónoma mediante robots avanzados o la identificación precisa de plagas utilizando imágenes satelitales combinadas con algoritmos de aprendizaje automático. Sin embargo, estos avances requieren infraestructuras robustas y una adaptación gradual para maximizar su impacto.
Figura 5. Configuración de una estación de control IoT utilizado para el monitoreo de cultivos. Fuente: Libelium |
La inteligencia artificial (IA) es una importante herramienta que cuenta con una amplia gama de beneficios y posibilidades. Sin embargo, se debe estar consciente de que es crucial trabajar para paliar ciertas desventajas que puede acarrear un mal uso y desarrollo de esta tecnología. El futuro supone un reto para que su desarrollo se pueda realizar en la dirección adecuada.
Las tecnologías basadas en IA utilizan datos como la temperatura, precipitaciones, la velocidad del viento y la radiación solar en combinación con algoritmos de Machine Learning (ML) e imágenes tomadas por satélites y drones para predecir las condiciones meteorológicas, analizar la sostenibilidad de los cultivos y evaluar las empresas agropecuarias en busca de plagas, malezas y enfermedades y nutrición deficiente para las plantas.
Los agricultores con conectividad Wi-Fi pueden utilizar aplicaciones de IA para recibir un sistema de producción adaptado a la IA. Al utilizar soluciones impulsadas por IA que mejoran la producción y los ingresos sin disminuir los recursos naturales, los agricultores pueden satisfacer la seguridad alimentaria para el mundo entero.
Cita correcta de este artículo
Ruiz, J. 2025. El Impacto de la Inteligencia Artificial en la Agricultura Moderna. Serie Noticias. Núm. 69. Artículos técnicos de INTAGRI. México. 8 p.
Fuentes consultadas:
- Mohd, Javaid, Abid Haleem, Ibrahim Haleem Khan, Rajiv Suman. 2023. Understanding the potential applications of Artificial Intelligence in Agriculture Sector. Advance Agrochem 2 (2023) 15-30.
- Telefónica. Cómo influye la inteligencia artificial en agricultura. Blog de telefónica. 2023
- Blog ISDI. 10 desventajas de la inteligencia artificial a tener en cuenta. Digitalent Group. 2023
- Agrozapiens. Los 10 beneficios de la inteligencia artificial en la agricultura.
- Iadatimind. Inteligencia Artificial en la Agricultura: Innovaciones, Sostenibilidad y Eficiencia. 2024
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