Sin nuevos enfoques tecnológicos para la agricultura, la perspectiva de satisfacer las necesidades nutricionales de la población mundial en 2050 es abrumadora
Por STEPHEN WHALLEY,
director de estrategia,
MEMS & Sensors Industry Group
www.memsindustrygroup.org
Según las Naciones Unidas, 9.600 millones de personas vivirán en el planeta Tierra para el año 2050. Alimentar estas bocas requerirá satisfacer simultáneamente tres grandes necesidades: cantidad, ambiental y cultural. El Instituto de Recursos Mundiales (WRI) pronostica que tendremos que cerrar la brecha de aproximadamente el 70% entre la cantidad de alimentos que tenemos hoy y la cantidad necesaria para 2050. También necesitaremos reducir el impacto de la agricultura en el clima, los ecosistemas y el agua. . Finalmente, necesitaremos asegurarnos de que la agricultura apoye el desarrollo económico y social inclusivo.
Para el investigador e ingeniero distinguido de IBM Ulisses Mello y un equipo de científicos de IBM Research – Brasil, la respuesta a estos enormes desafíos radica en la recopilación y el análisis de datos en tiempo real. Están investigando cómo las técnicas y tecnologías de la “agricultura de precisión” pueden maximizar la producción de alimentos, minimizar el impacto ambiental y reducir los costos.
¿Qué es la «agricultura de precisión»? Considere que, tradicionalmente, la agricultura se practica realizando una tarea en particular, como plantar o cosechar, en un horario predeterminado. Pero al recopilar datos en tiempo real sobre el clima, la calidad del suelo y el aire, la madurez de los cultivos e incluso los equipos, los costos laborales y la disponibilidad, los agricultores pueden usar análisis predictivos para tomar decisiones más inteligentes. Este último proceso, más tecnológico, es lo que se entiende por «agricultura de precisión».
Con la agricultura de precisión, los centros de control recopilan y procesan datos en tiempo real para ayudar a los agricultores a tomar las mejores decisiones con respecto a plantar, fertilizar y cosechar cultivos. Colocan sensores en los campos para medir la temperatura y la humedad del suelo y el aire circundante. Además, estos centros de control toman fotografías de campos utilizando imágenes de satélite y drones robóticos.
Hasta ahora, las empresas más grandes se adaptaban mejor a las tecnologías de agricultura de precisión porque estas tecnologías requieren una infraestructura de TI robusta y recursos para realizar el monitoreo. Sin embargo, Mello cree que las tecnologías habilitadas en la nube reducirán la barrera de entrada para permitir que las granjas y cooperativas más pequeñas utilicen dispositivos móviles y crowdsourcing para optimizar su propia agricultura. “Un agricultor podría tomar una foto de un cultivo con su teléfono y cargarla en una base de datos, donde un experto podría evaluar la madurez del cultivo en función de su color y otras propiedades”, dijo Mello. «La gente podría proporcionar su propia lectura de temperatura y humedad para sustituir los datos del sensor, si no hay ninguno disponible».
MEMS & Sensors Industry Group (MSIG) está muy interesado en la conexión entre los sensores y su uso para ayudar a abordar los principales problemas mundiales, como el hambre, los problemas ambientales y el acceso a la atención médica. De hecho, MSIG anticipa que para el año 2020, más de un billón de sensores (TSensors) poblarán estas aplicaciones de amplio rango. Pero el uso de sensores para ayudar a alimentar a miles de millones de seres humanos requerirá la gestión del agua y el suelo, agricultura de precisión y mejoras en el rendimiento y la calidad de los cultivos.
IoT rojo y maduro
Un proyecto de Internet de las cosas relacionado con la agricultura que vale la pena mencionar, «Internet de los tomates», está siendo impulsado por la comunidad agrícola más pequeña. Los miembros de MSIG concibieron este proyecto en el Congreso Ejecutivo de MEMS & Sensors 2014, cuando el orador principal Francis Gouillart, presidente y cofundador de Experience Co-Creation Partnership, lanzó un desafío a la audiencia. Hizo un llamado a los miembros de la audiencia para que recopilen datos a lo largo de la cadena de valor agroalimentaria del tomate mediante el uso de tecnologías de IoT basadas en sensores. Exhortó a estos asistentes a la conferencia a involucrar a todas las partes interesadas o actores de la cadena de valor del tomate en un diálogo basado en datos destinado a transformar la calidad general del producto de tomate terminado. A través de la “co-creación”, imaginó mejorar la eficiencia del cultivo, distribución, procesamiento y venta minorista de esos tomates.
Fig. 1: IoTomatoes; Fuente: ADI
Fig. 1: En el corazón del proyecto Internet of Tomatoes se encuentra un sistema basado en sensores para medir la calidad de los populares productos rojos. Fuente: ADI.
Analog Devices (ADI) aceptó con entusiasmo el desafío y ha estado trabajando con Gouillart y toda la cadena de suministro de la granja a la mesa desde entonces. ADI está desarrollando la tecnología central a través de su plataforma de desarrollo Fenway ( Fig. 1 ), que incluye varios de los sensores patentados de la compañía y un microcontrolador. ADI también está aprovechando múltiples acuerdos técnicos o asociaciones con otras empresas. De hecho, ADI anunció recientemente un acuerdo con Consumer Physics, que ofrece SCiO, un dispositivo de detección molecular que se integra en el enfoque de “Internet of Tomatoes”. ADI también proporciona el equipo de creación rápida de prototipos necesario para adaptar constantemente la tecnología a las necesidades de los productores de tomate y otros actores de la cadena de valor en varias partes del mundo.
El proyecto Internet of Tomatoes proporciona una visión neutral, transparente y basada en datos de la productividad y la calidad a lo largo de la cadena del tomate que llevará a los diversos actores a opciones diferentes y mutuamente beneficiosas, lo que conducirá a una transformación de toda la cadena de valor y fomentará el desarrollo. y ventas de tecnologías habilitadoras y servicios asociados.
Eliminación de estrés en las plantas Otra pequeña empresa, PlantCare AG, con sede en Suiza, ofrece la «primera computadora de riego con autoaprendizaje del mundo que evalúa de manera inteligente las mediciones de hasta 60 sensores de humedad del suelo conectados de forma inalámbrica». El sistema de PlantCare AG ( Fig. 2 ) utiliza sensores para garantizar que las plantas crezcan sin estrés: reciben suficiente agua, pero no demasiada, lo que también las hace menos propensas a las enfermedades y más resistentes a las plagas. Dado que las condiciones de sequía son una amenaza generalizada en numerosas regiones del mundo, la conservación del agua proporciona un enfoque más sostenible para el riego.
Fig. 2: Sistema PlantControl; Fuente: PlantCare AG
Fig. 2: El sistema de PlantCare AG tiene como objetivo controlar el entorno de crecimiento (humedad, química / fertilizante y otros factores) para que los productos agrícolas sufran menos estrés ambiental desde la siembra hasta la cosecha. Fuente: PlantCare AG.
Si el agua, el sol y un suelo nutritivo y libre de plagas son los componentes básicos fundamentales de la agricultura, no olvidemos a las abejas. Los polinizadores son necesarios para un tercio de todos los cultivos que se utilizan directamente para la alimentación en todo el mundo. Pero la última década ha sido dura para ellos, reduciendo su número año tras año. El trastorno del colapso de la colonia de abejas (CCD) contribuyó a la pérdida del 42% de la población de abejas en 2015.
Los apiólogos (investigadores de abejas) atribuyen el CCD a múltiples fuentes, incluidos parásitos, virus y pesticidas. Los principales parásitos sospechosos son los ácaros, que infectan y destruyen las colonias de abejas. La plataforma Intelligent Foundation de Eltopia Communications, cuyo nombre en código es MiteNot, utiliza varios sensores, una MCU y componentes de administración de energía de STMicroelectronics para monitorear y recopilar datos sobre las condiciones ambientales y eliminar los parásitos que contribuyen al CCD de las abejas. La plataforma es una película compostable que detecta el ciclo de vida de las abejas y los parásitos. Luego, la solución interactúa con la colonia para aplicar calor específico para esterilizar los ácaros sin dañar a las abejas y sin pesticidas. Una búsqueda rápida en Internet revela otros proyectos que detectan las condiciones de la colmena y proyectos en los que se instalan sensores en la espalda de las abejas.
Maternidad del rebaño
En el frente del ganado, se están implementando varios sensores para monitorear la salud animal, los tiempos óptimos de apareamiento, la detección de preñez y los tiempos de parto. Uno de esos dispositivos, Moocall ( Fig. 3 ), es un sensor montado en la cola no invasivo que recopila más de 600 datos por segundo. Puede predecir con precisión cuándo es más probable que una vaca dé a luz midiendo los patrones de movimiento de la cola provocados por las contracciones del parto. Cuando estos movimientos de la cola alcanzan un cierto nivel de intensidad con el tiempo, Moocall envía una alerta de texto SMS directamente a un teléfono celular, en promedio una hora antes del parto.
Fig. 3: Indicador de maternidad; Fuente: Moocall
Fig. 3: Diseñado para montarse en la cola de una vaca, el sensor Moocall recopila y transmite datos sobre los movimientos de la cola, lo que indica cuándo una vaca está en trabajo de parto. Estos datos se utilizan para señalar a un agricultor en un momento en el que necesita participar activamente. Fuente: Moocall.
Todos los ejemplos anteriores ilustran cómo los tecnólogos, afortunadamente, están abordando la tarea de resolver el hambre en el mundo y alimentos de calidad para todos, desde el principio hasta el final de la cadena alimentaria. Aun así, todo el mundo debe trabajar hacia formas de sentido común de vivir individualmente nuestras vidas en armonía con el ecosistema de la Tierra. Además de nuestro propio sentido de lo que es correcto y necesario, en el futuro también podríamos recurrir al uso de miles de millones, y tal vez billones, de sensores (consulte la Iniciativa TSensors de MSIG ) para decirnos qué está sucediendo en el suelo, el agua , aire, cultivos y ganado. Con la ayuda de la agricultura de precisión, podemos ser mucho más inteligentes para garantizar que haya comida en la mesa en 2050.