Que se espera de la agricultura digital?

Por Pilar Barreiro

En el año 2004 augurabamos que los sistemas de comunicacion digital en las maquinas agricolas y el estandar Isobus constituirian el comienzo de una nueva forma de trabajar con la maquinaria en campo (Barreiro, 2004). Hoy, diez años despues, en el LPF_Tagralia pensamos que el concepto de agricultura digital es un paraguas que en un futuro proximo puede mejorar la condicion de la agricultura familiar e industrial, y sus resultados de produccion, asi como generar un importante numero de oportunidades de negocio para emprendedores capaces de integrar lo local y lo tecnologico.

La figura 1 resume los niveles de estructuracion que han ido surgiendo: comunicacion interna de las maquinas (bus propietario/Isobus), sistemas moviles de control equipos (MICS), sistemas de gestion de la explotacion (FMIS), lenguajes para el intercambio de datos (AgroXML, AgGateway), red semantica (ejemplo Agrovoc y Agrotags), sistemas de comunicacion maquina a maquina (M2M, M2I), sistemas geoespaciales abiertos (Google maps, SigPac, PNOA), o servicios de alojamiento y procesado de datos agricolas (APDS).

En la version completa de este articulo comenzaremos de lo general a lo particular (orden inverso al citado). En esta version ofrecemos directamente algunos ejemplos concretos de aplicacion relacionados con sistemas de comunicacion automatica de vuelco en tractores (SafeDriving), gestion de flotas e intercambio automatico de informacion con optimizacion de la cadena de informacion logistica en agronegocios (iGreen, M2M-Teledesk Portal), cuadernos digitales de explotacion y servicios de co-extension (SigAGROasesor, Chil, Agropedia, YMC). El articulo termina con unas consideraciones relativas a los beneficios y riesgos de la agricultura digital. La bibliografia consultada refleja los avances en esta materia desde el cambio de siglo.

Agricultura digital

La agricultura digital es parte de la tecnologia digital terrestre y tiene por objeto crear una red de informacion abierta al servicio del desarrollo economico y social, a la proteccion del medio ambiente, la investigacion y la difusion del conocimiento, mediante el desarrollo de software y de hardware (Yong et al., 2002).

Considerando que en el futuro exista un ancho de banda suficiente en las explotaciones agrarias, es razonable suponer que todos los sistemas agricolas se convertiran eventualmente en servicios basados en Internet y alojados en servidores en la nube, en lugar de emplear aplicaciones software de usuario instaladas en un ordenador personal (Schuster et al., 2011).

Estos servicios sacaran provecho de la enorme cantidad de documentos digitales existentes en Internet. Para ello los metadatos (datos acerca de los datos –quien, como, donde, en que ambito se generaron, etc.–) pueden convertirse en imprescindibles. Las frases clave pueden ser asignadas por el autor del documento en el momento de su creacion, sin embargo el proceso de etiquetado manual con palabras clave de los documentos no es solo laborioso sino complicado desde el punto de vista de la consistencia de los indicadores empleados. Por esta razon, las palabras clave son consideradas elementos cruciales (Balaji et al., 2010).

Ejemplos de aplicaciones

SafeDriving

La idea subyacente en esta aplicacion de la Universidad de Missouri (Liu and Koc, 2013) es sencilla: el movil del usuario puede automaticamente realizar una llamada de emergencia sin el concurso del operador en caso de vuelco del tractor o maquina autopropulsada. Para ello se dispone de dos posibilidades o modos: en el primero el movil es del tipo smarphone y contiene los tipicos acelerometros, giroscopo, brujula digital y GPS, en el segundo los sensores estan montados a bordo en un pequeño microcontrolador siendo el movil solo un medio de comunicacion. El smarphone ha de estar montado en un soporte del tractor, mientras que en el segundo caso puede estar incluso en el bolsillo del operador.

La aplicacion realiza un sencillo calculo del indice de estabilidad basado en las inclinaciones longitudinales y transversales, y emite una señal de alarma por debajo de 20, realizando automaticamente la llamada de emergencia cuando se alcanza un valor de 0.

Un aspecto interesante, es que el sistema es incluso capaz de calcular su posicion cuando no hay señal GPS, empleando para ello la triangulacion a partir de las antenas mas cercanas. El sistema se ha verificado con tractores reales.

iGreen

iGreen es la denominacion de un proyecto de investigacion publico-privado con veintitres participantes que ha analizado y verificado los procedimientos para el alojamiento y comparticion de datos basado en servicios en la nube. Parte de dos elementos fundamentales: los conectores a nivel de maquina (MC), y las cajas en-linea (OB) (Blank et al., 2013).

Las OBs son la columna vertebral de la red iGreen (figura 2) pues estan pensadas para abarcar todo tipo de almacenamiento, alineacion y sincronizacion de datos en la nube; se basan en una conexion permanente entre diversas entidades a traves de internet. Un aspecto importante es que han de ser capaces de resolver los conflictos derivados de la confidencialidad de datos. Supongamos que un agricultor ha adquirido unos mapas de suelo y contrata a un consultor agricola para definir las dosis de fertilizacion, en ese caso los datos podran ser transferidos a esta segunda entidad que a su vez redirigira los mapas de dosificacion a la empresa de servicios a terceros que realizara el trabajo. Los datos recogidos en el vehiculo podran asimismo ser recargados en la OB para realizar los oportunos informes para las entidades gubernamentales.

Los MCs son componentes software que residen en la maquinaria, en los moviles, smartphones, tabletas u ordenadores personales, pensados como fuentes y receptores de datos (figura 3). De manera general se pueden describir como una base de datos noSQL a nivel local; noSQL quiere decir que no esta basada en tablas sino que puede ser cualquier tipo de informacion. El MC es lo que permite la comunicacion efectiva entre maquinas M2M sin necesidad de pasar por el OB, ejerce ademas como mecanismo de almacenamiento y replicacion de datos descentralizado de manera que garantiza la integridad. Se define asi el concepto de “mula de datos” que refiere a una maquina que aglutina informacion de un subgrupo de maquinas via WiFi para remitirla posteriormente via GSM al OB.

Uno de los aspectos mas importantes que destacan Black y colaboradores (2013) es la necesidad de realizar una gestion e interpretacion automatica de la informacion en las maquinas, elimina datos inconsistentes antes de enviarlos al OB, y para ello emplean mecanismos de fusion de sensores bio-inspirados que no requieren ningun tipo de modelado a priori.

En el articulo se ofrecen dos ensayos de campo de validacion: uno relativo a una cadena de recoleccion de forraje con remolques dotados de sistemas de pesado automatico, y un caso de recoleccion de maiz en el que colaboran cosechadoras y tractores John Deere y cosechadoras Claas (figura 4).

Los datos de comunicacion M2M durante una semana (figura 5) muestran que la informacion en tiempo real transmitida via WiFi (IEEE 802.11g) tiene un retardo de 0,1 a 3 s y mas de un 90% de exito; cuando se realiza via 3G tiene un retardo de 1 a 10 s con mas de un 65% de exito; cuando se transmite informacion de documentacion (no requiere tiempo real) el retardo es de 5 a 85 minutos y el exito es del 100%.

El articulo termina haciendo referencia a la necesidad de trabajar en el futuro proximo en la prioridad de mensajes y en la seguridad y encriptacion de datos.

Agribusiness M2M-Teledesk Portal

Este concepto fue presentado por Gansemer y colaboradores en 2013, con la participacion de Claas. Parte de la premisa de que el sector agrario esta caracterizado por maquinas heterogeneas, con un gran numero de entidades participantes en los procesos, y con un elevado coste de operacion. La ineficiencia en este contexto proviene fundamentalmente de la falta de optimizacion de la localizacion de las maquinas en operaciones sincronizadas como la cosecha, la existencia de tiempos muertos evitables (como la necesidad de desplazarse para hacer actualizaciones del firmware de las maquinas), y de las incompatibilidades de comunicacion entre maquinas.

Para eliminar el ultimo punto propone el uso de estandares M2M abiertos en lo que denomina la cadena de valor M2M. Ofrece unos clarisimos y detallados diagramas de flujo y control de informacion entre los distintos agentes: fabricantes de maquinaria, agricultores, gestores de la produccion (por ejemplo cooperativas), y empresas de servicios de maquinaria que podrian beneficiarse de dicha cadena de valor.

El articulo aborda dos ejemplos: la sincronizacion de cadenas de maquinas de diversos fabricantes (claramente relacionado con iGreen), y la actualizacion remota de software. En el primero se contempla no solo la programacion inicial de las maquinas en la recoleccion, sino la modificacion del plan en dinamico en funcion de las contingencias de trabajo; en el segundo figuran mas de 30 elementos/acciones que son modificados o activados automaticamente en el proceso.

El articulo ofrece un interesante analisis de las oportunidades de negocio para: fabricantes de modulos de control y de maquinaria, operadores de moviles, desarrolladores de software y portales de internet.

SigAGROasesor

Es una plataforma web basada en estandares abiertos y software libre, concebida como herramienta de ayuda a la toma de decisiones (HAD) para el sector agricola. Se esta desarrollando en el marco de un proyecto nacional financiado (2012-2015) por el programa Life de la Union Europea. Se trata de un sistema de conocimiento compartido y asesoramiento avanzado (no generalista) que emplea una geolocalizacion precisa de las parcelas, agrupadas en Unidades de Gestion de Cultivo.

SigAGROasesor aporta tres tipos de servicios:

1. Gestion de la actividad de la explotacion (cuaderno digital) que permite la emision de informes de actividad agricola.

2. Una HAD para riego y fertilizacion (N, P, K) que tiene en cuenta la variabilidad del suelo, clima, manejo y estado de los cultivos, y una HAD de alertas fitosanitarias y riesgos bioticos y abioticos.

3. Una herramienta que ofrece indicadores de sostenibilidad que indican el margen de mejora de la explotacion.

La figura 6 muestra un esquema de la plataforma en la que ya estan en marcha dieciocho planes piloto con la colaboracion de cinco comunidades autonomas, quince cooperativas y cerca de cien agricultores.

Que la plataforma realice recomendaciones (basadas en modelos y sistemas expertos de muy distinta indole) no implica necesariamente que sean correctas, de ahi que en estas primeras fases se este haciendo especial hincapie en la validacion y ajuste de los modelos con la colaboracion de los socios (Intia, Itap, Neiker, Fundacion Mas Badia, Ifapa, y Aemet), con un esfuerzo considerable en evaluar la viabilidad de incorporacion de nuevas fuentes de informacion procedentes de teledeteccion, sensores y mapas de riesgo, con la idea de integrar “on-time” las recomendaciones en la maquinaria agricola.

Agropedia

Agropedia es una iniciativa de la India donde la distribucion de informacion entre usuarios muy distantes, y de gran variedad en nivel cultural, es un enorme reto (Mangi, 2014). Es una demostracion del salto cualitativo que puede producirse sin una enorme inversion en infraestructuras.

Agropedia parte de la siguiente base: la informacion tan solo tiene un valor economico y social cuando se emplea para tomar decisiones (esta es tambien la base de sigAGRIasesor). Uno de los aspectos mas interesantes es que procura no solo incorporar el conocimiento explicito (cientificos, expertos) sino el conocimiento tacito (agricultores y trabajadores del campo). Aborda por tanto el conocimiento cientifico y tecnologico, pero tambien el conocimiento local.

El repositorio de documentos (fundamentalmente en ingles e hindi) utiliza las Agrotags para el etiquetado automatico de informacion, y la traduccion a 21 idiomas propia de Agrovoc. Emplea el conocimiento modelado como una representacion virtual de los conceptos mas relevantes en la agricultura y en los distintos cultivos, asi como las relaciones entre ellos.

Algunas experiencias muestran que los jovenes pueden ser un factor determinante en la mejora de los sistemas de extension agraria en la agricultura digital. Se emplea el termino Comunicacion a traves de la Juventud (YMC) para designar una metodologia en la que nativos digitales sirven de interlocutores entre un experto en extension agraria o un portal y digital, y el agricultor (Pangaea et al., 2012). En algunas ocasiones los jovenes con moviles convencionales recaban informacion multimedia para solicitar recomendaciones de fertilizacion o tratamiento, comportandose como redes de sensores. Se ha demostrado que esta metodologia favorece la relacion intergeneracional, el interes de los jovenes por la agricultura, la recuperacion de conocimiento tacito y la cohesion social.

Beneficios y riesgos

En el ambito general de proyectos estamos habituados al termino analisis de costes-beneficios, que indica a las claras la necesidad de una inversion economica para alcanzar un resultado positivo. En el empleo de ciertas herramientas tecnologicas como los servicios web abiertos, esta puede ser infima, y sin embargo no esta exenta de riesgos. Es importante hacer un esfuerzo de critica para evitar decepciones iniciales. La lista de riesgos-beneficios (en este orden) pretende llamar la atencion del lector. No es exhaustiva y ha sido generada motu propio (cuadro I) a modo de reflexion en alta voz.

R1: La cesta contaminada

Igual que las esporas de una seta venenosa contaminan toda una cesta, el empleo de datos o publicaciones erroneos es un riesgo a minimizar verificando la fuente o aplicando criterios de calidad

R2: El bucle espacio-temporal

Uno de los riesgos mas relevantes es la perdida de tiempo. Se entra en internet y se pierde el foco sobre la intencion. Para reflexionar adecuadamente, hay que saber sumergirse y hay que saber salir a tiempo.

R3: El efecto boomerang

Podemos resumirlo en el cazador cazado, puesto que el alojamiento de informacion en la nube puede ser (y es) utilizado con fines comerciales: oferta de servicios, analisis de nichos de mercados. Es un gran hermano tecnologico.

R4: Coral de papagayos

La ubicuidad de la informacion favorece la repeticion no meditada, sin contrastacion, que lo repita mucha gente no hace que algo sea cierto.

R5: Quizas quiso decir…

Nos encontramos en muchas ocasiones que la tan cacareada web semantica no lo es tanto. No es lo mismo una mariscadora con guantes que el mariscal de gante.

B1: Profesores y predecesores

Internet es un sistema distribuido es una red global y transversal. El conocimiento academico (profesores) y la experiencia (predecesores) se unen e intercambian informacion casi en tiempo real. Nunca estuvieron tan cerca.

B2: Entre otros – entre todos

El meta-analisis nos ofrece la posibilidad de aumentar el conocimiento sin aumentar la experimentacion. Hacer lo mismo ya no es redundante es complementario, aumenta la precision de las conclusiones sin carga experimental.

B3: Beautiful & useful

En nuestro acervo diriamos belleza y sabiduria. La figura que abre este articulo muestra una nube de palabras hecha con las de este articulo. No basta que sea bonita para que sea util, pero es seguro que para que sea util, es decir, para que tenga aceptacion se requiere un componente ergonomico (y si es estetico mejor).

B4: La co-extension

La red global se ha convertido en un colaborador imprescindible de los sistemas de extension agraria. Con escasos pero informados medios locales es posible implementar una red de co-extensionistas que compartan experiencias similares en puntos del globo diametralmente opuestos.

B5: El pulso de la humanidad

Borges decia que casi todos los grandes instrumentos que ha desarrollado el ser humano son extensiones de si mismo: el microscopio/telescopio (de la vista), el telefono (del oido), el arado (del brazo), el libro (de la memoria y la imaginacion). Se podria añadir que, internet y la red global son una extension de nuestra mente, de nosotros depende lo bien amueblada que este.

Dos ideas para recordar

La idea principal es que nuestras maquinas y dispositivos han aprendido a pedir ayuda (avisan cuando hay accidentes). No solo oyen sino que se escuchan entre ellos (recaban datos y realizan predicciones meteorologicas locales y de riesgo de ataques de plagas y hongos). Estan aprendiendo el significado de palabras y conceptos, y buscan de manera reflexiva los documentos disponibles en la red global. La informacion que puede ser empleada para profundos meta-analisis es una oportunidad de negocio para muy diversas empresas de servicio de datos, y tambien para empresas de servicio a terceros en el ambito de la agricultura de precision. No es una automatizacion contra las personas sino con la colaboracion de amplios colectivos con intereses comunes, de nosotros depende que le demos utilidad.

En segundo lugar, resulta interesante resaltar que algunos de los trabajos cientificos mas abstractos que aqui se mencionan han corrido a cargo de consorcios europeos universidad-empresa en los que han participado empresas de maquinaria como John Deere o Claas, lo que refrenda el interes tangible y real de la agricultura digital.

Me resulta especialmente gratificante la imagen de la mariscadora: paciencia, cautela y saber hacer, que ablandan y vivifican el fondo de la marisma de la web global.

universidadagricola.com

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