¿Qué ocurre cuando un experto en robótica y un agricultor de sexta generación deciden crear una empresa juntos? Pasan la mayor parte del tiempo luchando contra un problema inminente: el cambio climático.
En 2020, Gilwoo Lee, el experto en robótica, y Casey Call, el agricultor, fundaron Zordi, una plataforma agrícola que combina la inteligencia artificial y la robótica con el cultivo en invernaderos. Recién licenciado por la Universidad de Washington, Lee se quedó atrapado en casa durante los incendios forestales. “Fue una señal muy fuerte de que se estaba produciendo un cambio climático. Ya estaba decidido a crear mi propia empresa con algo en lo que la robótica y la IA pudieran tener un gran impacto”, afirma Lee.
Call, agricultor jefe y agrónomo de Zordi, dice que ha visto el impacto de la sostenibilidad en las 12.000 hectáreas de tierras de cultivo de su familia en el oeste de Nueva York, donde cultivan guisantes, judías, maíz, zanahorias, soja y patatas. “Toda mi vida me ha convencido de que la agricultura debe ser más eficiente”, afirma Call.
Zordi, una startup agrícola respaldada por Khosla Ventures que acaba de salir del modo oculto, aprovecha la robótica, la IA y la sabiduría agrícola convencional para cultivar fresas en invernaderos del noreste. Bajo supervisión humana, los robots lo hacen todo, desde plantar hasta recolectar una variedad única de fresas importadas de Japón y Corea. La empresa utiliza IA y aprendizaje automático para supervisar el proceso de cultivo y controlar el entorno dentro de los invernaderos. También utilizan robots para recoger la fruta madura.
El auge de la tecnología en la agricultura
Según las cifras más recientes del Departamento de Agricultura, en Estados Unidos se cultivan unos 900 millones de acres. Esto representa más de la mitad del territorio continental de Estados Unidos. En 2021, el 87% de las empresas agrícolas estadounidenses utilizaban algún tipo de IA para gestionar sus explotaciones. Esta cifra va en aumento.
La integración de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático en la agricultura tiene una historia relativamente corta. La llegada de la informática en los años sesenta proporcionó a los agricultores nuevas herramientas para procesar grandes conjuntos de datos agrícolas. A finales de los 80 y principios de los 90, empezó a surgir una práctica conocida como agricultura de precisión. Esta técnica buscaba optimizar los cultivos a nivel de campo, y se introdujeron herramientas como el GPS y los sistemas de supervisión de campos.
A medida que los agricultores recopilaban más información sobre sus cultivos, rendimientos y variaciones meteorológicas y climáticas, las tecnologías de captura de datos siguieron avanzando, especialmente con la mejora de la tecnología de los teléfonos móviles. En la década de 2010 se pusieron de moda los drones agrícolas (UAV), que recopilaban información aún más precisa sobre los cultivos y el ganado en tiempo real. La llegada de la computación en la nube y el big data aceleró aún más la adopción de tecnología avanzada en el sector. Con la incorporación del aprendizaje automático y la IA, los agricultores pueden ahora obtener análisis predictivos para todo, desde el rendimiento de los cultivos y la detección de enfermedades hasta los tiempos de siembra y cosecha.
“Cuando decimos esta tecnología, puede ser tan amplia como la ciencia computacional en general, o puede ser un predictor muy específico, o puede estar basada en datos. La toma de decisiones bajo incertidumbre, o puede ser grandes modelos de lenguaje, o puede ser aprendizaje profundo”, dijo Ilias Tagkopoulos, director del Instituto de IA para Sistemas Alimentarios (AIFS) de la Universidad de California en Davis. “La producción agrícola está utilizando tecnologías que ahora incorporan tecnologías de IA. Por ejemplo, drones o tractores, desherbado o administración de pesticidas y gestión de cultivos.”
Al mismo tiempo, la agricultura y la ganadería son emisores climáticos relativamente importantes, aunque muy por detrás de emisores más significativos como el transporte en Estados Unidos, según los datos más recientes de la Agencia de Protección del Medio Ambiente. La agricultura es responsable de alrededor de una décima parte de los gases de efecto invernadero en Estados Unidos. A medida que el cambio climático se afianza y los agricultores ven las repercusiones directas en el rendimiento de sus cosechas, buscan cada vez más formas de garantizar que sus métodos sean sostenibles y más respetuosos con el clima. Los expertos afirman que la IA y el ML pueden ayudarles a avanzar hacia ese objetivo.
El futuro es más gente y menos alimentos
La población mundial se está disparando. Las estimaciones indican que en 2050 habrá más de 9.000 millones de personas en el planeta. Este crecimiento de la población impondrá inevitablemente grandes exigencias a la producción de alimentos, cuya demanda se prevé que aumente del 35% al 50% para entonces.
Ranveer Chandra es director general de investigación industrial y director de tecnología agroalimentaria de Microsoft, y una de las personas clave detrás de dos de los proyectos de inteligencia artificial y agricultura de Microsoft: Proyecto FarmBeats y FarmVibes. Afirma que el uso de IA y ML en la agricultura ayudará a satisfacer las necesidades de la creciente población mundial de forma sostenible.
“La inteligencia artificial no es una solución, pero sí un potente facilitador”, afirma Chandra, que señala que los agricultores suelen tomar decisiones basadas en conjeturas y en conocimientos históricos. “Nuestra visión es sustituir las conjeturas por los datos y la IA. No se trata de sustituir al agricultor, sino de aumentar sus conocimientos con los datos”.
Chandra señala factores como la población mundial, la sequía, el agotamiento del suelo y el cambio climático, que ejercen una presión cada vez mayor sobre los agricultores. “La IA tiene que desempeñar un papel clave para colmar algunas de las mayores lagunas en la alimentación sostenible del mundo”, afirma. “Ante todos estos retos, hay que producir mejores alimentos sin dañar el planeta. Y para ello hay que tomar decisiones acertadas e inteligentes. La inteligencia artificial puede ayudarnos a hacerlo”.
Algunas de esas decisiones se reducen a cuándo y cómo aplicar con precisión desde el agua hasta los pesticidas en cada planta.
John Deere es un actor importante en este ámbito con su tecnología “See & Spray”, que aprovecha la visión artificial, las cámaras y los sensores para aplicar con precisión la cantidad exacta de material en cada planta. Jorge Heraud es el vicepresidente de automatización y autonomía de John Deere y el CEO de una empresa que Deere compró en 2017 llamada Blue River Technology. Heraud y su equipo desarrollaron la tecnología See & Spray, que, según él, ayudará a los agricultores a cultivar más alimentos sin pulverizar en exceso ni desperdiciar agua o fertilizantes.
Normalmente, los agricultores rociaban todo un campo con agua o herbicidas. El sistema creado por Heraud utiliza un pulverizador montado en una barra de 120 pies junto con cámaras y ordenadores “muy rápidos” que recogen imágenes en tiempo real de las plantas directamente delante del pulverizador. El sistema puede determinar la diferencia entre una mala hierba y una planta de cultivo y rociar sólo la mala hierba.
“Pulverizamos sólo un tercio de los herbicidas que se pulverizarían, y esto es muy bueno”, dijo Heraud. “Se utilizan muchos menos herbicidas en el suelo. Se ayuda a la rentabilidad del agricultor porque produce más con menos insumos y menos herbicidas, e incluso los consumidores se benefician de que entren menos sustancias en nuestra cadena alimentaria.”
Otra pieza importante del rompecabezas de la sostenibilidad es el desperdicio de alimentos. Chandra, de Microsoft, afirma que desperdiciamos alrededor del 30% de los alimentos que cultivamos debido a todo tipo de causas, desde el exceso de maduración a los daños en las cosechas. Estes afirma que disponer de más datos sobre el contenido de azúcar a medida que crece una verdura o una fruta puede ayudar a los agricultores a determinar cuándo cosecharla para no desperdiciar elementos como agua, pesticidas y otros materiales.
Incluso los pequeños agricultores están adoptando el auge de la IA
Aunque la adopción generalizada de la IA y el ML ha supuesto grandes oportunidades de negocio para grandes empresas como Microsoft y John Deere, también ha desempeñado un papel importante para los pequeños agricultores ecológicos. Andrew Carter, cofundador y consejero delegado de Smallhold, un productor de setas ecológicas de ambiente controlado con sedes en Nueva York, Texas y Los Ángeles, es un ejemplo. Como dice Carter, las setas son complicadas porque necesitan una combinación especial de alta humedad y flujo de aire y baja temperatura para crecer. Estos factores tienden a oponerse entre sí.
“Cuando quieres hacerlo todo en una habitación y no malgastar un montón de agua y energía, como refrigeración y ventilación, entonces se vuelve extremadamente complicado y se convierte en un problema informático más que humano”, explica Carter.
Smallhold ha desarrollado un sistema informático y de hardware que capta y comunica toda la información de cada sala de cultivo y ejecuta “recetas” especializadas para cada sala en función del tipo de seta que se cultiva en ella. “Podemos ejecutar análisis sobre cualquiera de los datos que estamos obteniendo y luego ejecutarlos a través de nuestro sistema ERP, que es básicamente la comprensión de la cantidad de volumen que tenemos, la cantidad de volumen que vamos a necesitar, la comprensión del aspecto de las ventas de la misma, y a su vez nos permite controlar las cámaras de diferentes maneras para asegurarse de que el hongo es cosechable en el momento adecuado.”
Riesgos de la IA
Aunque sus defensores se apresuran a hablar de los aspectos positivos de la IA y la agricultura sostenible, existen algunos inconvenientes y riesgos potenciales en torno a esta tecnología.
“La agricultura requiere mucha información específica: sobre la explotación, lo que se ha hecho en el terreno y lo que funciona mejor en cada lugar”, explica Chandra. “En consecuencia, aplicar la IA sin supervisión humana podría dar lugar a resultados inesperados”. Dijo que Microsoft no ve la IA como un sustituto del agricultor, sino como una herramienta para aumentar sus conocimientos.
También está la cuestión de las amenazas a la seguridad, señala Chandra. “Las explotaciones agrícolas son un negocio que no ha estado expuesto a muchos de estos tipos de tecnologías. Así que los agricultores necesitarían herramientas de seguridad y concienciación adecuadas cuando utilicen la IA”.
Los investigadores advierten de que dejar la agricultura en manos de la inteligencia artificial podría entrañar riesgos importantes. Señalan que los piratas informáticos podrían envenenar conjuntos de datos o desconectar pulverizadores, drones autónomos y cosechadoras robóticas y causar estragos en la cadena de suministro de alimentos.
Los problemas laborales y de desigualdad también son un problema. El trabajo agrícola depende de la mano de obra migrante, y un estudio reciente sugiere que la mayor parte del trabajo agrícola se convertirá en trabajo de cuello blanco a medida que se afiance la transición a la IA. En lugar de cosechar los productos, los trabajadores supervisarán a las máquinas que realizan el trabajo. Aunque los fundadores de Zordi afirman que, anecdóticamente, muchos de los trabajadores con los que trabajan en sus invernaderos han acogido con satisfacción el cambio tecnológico avanzado, existe, como han señalado los investigadores, el riesgo de que la tecnología amplíe las diferencias entre la mano de obra cualificada y la no cualificada, lo que podría conducir a una disparidad de ingresos aún mayor en la agricultura.
También está el problema de la conectividad. Para que la IA y el ML funcionen en la agricultura, las zonas rurales necesitan banda ancha. Según un informe de 2021 del Pew Research Center, la brecha digital entre comunidades rurales y urbanas sigue siendo un factor a tener en cuenta. El gobierno de Biden ha hecho un esfuerzo por cerrar esta brecha gracias a la ley de infraestructuras introducida en 2021, pero el desarrollo llevará tiempo.
Una vez establecida la conectividad, también está la cuestión de la propiedad de los datos. Las grandes empresas serán probablemente las que más se beneficien de la implantación de la IA y el ML en la agricultura, porque les dará más acceso a datos monetizables. En este momento, debido a que la IA, el ML y la robótica todavía están muy avanzados, el coste de implementar estas herramientas es muy alto y está fuera del alcance financiero de la mayoría de los agricultores, según Estes en la IFPA, aunque señala que incluso los pequeños agricultores se benefician de ello. “Una forma de verlo”, dijo, “es que están obteniendo el resultado de ello incluso si no están utilizando la IA en su granja”.
La agricultura inteligente ya está aquí
Más allá de setas y fresas únicas, la IA también está teniendo un impacto mayor en la agricultura de los países en desarrollo.
Jawoo Koo cofundó la plataforma de big data en agricultura del CGIAR. El CGIAR es una asociación mundial de investigación centrada en la seguridad alimentaria en la crisis climática. También es investigador principal del Instituto Internacional de Investigación sobre Políticas Alimentarias.
“Para que esta tecnología tenga un impacto real en los pequeños agricultores, los grandes tienen que hacer muchos tipos de pruebas en el medio ambiente”, explica Koo. “Suele ser un proceso largo, pero ahora tenemos una forma mejor de hacerlo”. Se refirió al proyecto 1000farms en el que ha estado trabajando.
“Esos datos se están convirtiendo en una especie de modelado predictivo para mantener una mejor estimación en torno al potencial de productividad de las nuevas semillas y también centrarse en esos microambientes. No está pensado sólo para todo un país o una gran zona, se puede precisar, o cuando un agricultor pide información”.
A medida que la agricultura se enfrenta a los crecientes retos del cambio climático, la disminución de los recursos y el aumento de la demanda mundial de alimentos, la IA y el ML podrían ofrecer potentes herramientas de adaptación a los agricultores. Grandes empresas como John Deere y Microsoft, junto con pequeños agricultores y empresas emergentes, están ampliando las fronteras de la agricultura inteligente. Aunque no es probable que la IA sustituya al agricultor, seguirá aumentando significativamente la toma de decisiones en el esfuerzo por hacer avanzar la agricultura hacia un futuro más sostenible, eficiente y respetuoso con el clima.