Una Inteligencia Artificial más humana II

Proyectos relacionados con la agricultura:

1. Sistema de Alerta Temprana sobre Nutrición (NEWS)

Desarrollado por la Dra. Mercy Lung’aho, nutricionista e investigadora científica, y el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), el objetivo de este modelo es predecir y prevenir las crisis nutricionales antes de que ocurran en el sub-Sáhara.

¿Cómo funciona NEWS?

El modelo agrega y analiza imágenes y datos recogidos por satélites acerca de lluvias, temperatura, salud de la vegetación… ayudando así a poder predecir el valor nutritivo de los cultivos.

Desde la década de 1970, las crisis alimentarias han golpeado con dureza al África Subsahariana con episodios de hambre extrema y hambruna que además requieren respuestas internacionales complejas y costosas. En los niños menores de 5 años, quienes más lo sufren junto con las mujeres, la consecuencia principal de esta malnutrición es el retraso en el crecimiento. UNICEF estimó que entre los años 2000 y 2017, el número de personas afectadas ascendía a 151 millones.

Es por esto, que iniciativas como NEWS están abordando el tema de la desnutrición crónica con ayuda de la Inteligencia Artificial. Se encuentra en una fase inicial y se construirá en Microsoft Azure gracias a una subvención por parte del programa Microsofts AI for Earth. Es un proyecto de 5 años que actuará en dicha fase inicial sobre nueve países que consideran, tienen una mayor vulnerabilidad, ampliando luego al resto de países.

Gracias a NEWS, se mejorará la probabilidad de predecir eficientemente pronósticos de problemas en el crecimiento o la calidad de los cultivos, ayudando así a que gobiernos e instituciones puedan actuar con prontitud y ofrecer una solución específica alternativa a tiempo, para paliar los efectos y que el impacto sea el menor posible en la población. Además, se podrá hacer un estudio con los datos y las conclusiones obtenidas, para definir mejor el problema que hay en África con la desnutrición y diagnosticar sus principales causas.

2. Agricultura vertical

Según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, unos 800 millones de personas sufren de hambruna a día de hoy. Es por este tipo de situaciones por las que empresas como AdaViv están desarrollando sistemas que mejoren estas cifras y se han puesto como meta el aumentar la producción de alimentos y distribuirlos de un modo más adecuado.

En concreto, están desarrollando un sistema de cultivo interior, que usa sensores y machine learning para monitorear el crecimiento de la plantación, predecir rendimientos, detectar enfermedades y plagas y comprender cómo los nutrientes, el medio ambiente y la luz están afectando a dicho crecimiento.

¿Qué medio utilizan?

La agricultura vertical. Las ciudades además pueden obtener beneficios de esto como tener productos de calidad locales, reciclaje de nutrientes, regularización del clima local, polinización, …

El problema de esto es que mientras en la agricultura industrial estos datos se podrían recoger con drones, en la agricultura vertical, debido a la limitación de espacio, son necesarios sensores individuales específicos que son costosos. Para combatir estos costes, AdaViv está desarrollando una matriz sensorial implementada en un pequeño sensor que se va moviendo por todo el invernadero para capturar las características visibles e invisibles de la planta. Usan por tanto sensores estándar empaquetados en una única carcasa móvil que realiza la misma función que los múltiples sensores individuales y costosos.

Fuente: AdaViv

Los datos recogidos por su sensor junto con los datos ambientales como los niveles de humedad, temperatura, … permiten a los modelos predictivos en Azure, monitorear el crecimiento de las plantas, predecir rendimientos y detectar enfermedades. A partir de los resultados, se mostrarían recomendaciones personalizadas para paliar problemas.

Proyectos relacionados con el cambio climático:

1. Un modelo capaz de clasificar especies de árboles individuales

Los profesores Tian Zheng y María Uriarte de la Universidad de Columbia y miembros del Data Science Institute de Columbia, están trabajando en comprender cómo las tormentas afectan a la capacidad de un bosque para almacenar carbono y ayudar así a mitigar el cambio climático.

Cada año, los bosques de todo el mundo eliminan hasta 2.8 billones de toneladas de carbono de la atmósfera. Sin embargo, fuertes tormentas como los huracanes, pueden afectar a esa habilidad que tienen de absorción. Esto es debido a que los árboles pueden ser derribados durante la tormenta, descomponiéndose y devolviendo la mayor parte del carbono a la atmósfera. Los nuevos árboles que allí crecerán posteriormente y que pueden ser de distinta especie, lo hacen más rápido y podrían compensar la situación. El problema viene cuando debido al cambio climático, las grandes tormentas se producirán con más frecuencia y voracidad de la acostumbrada, complicando la posibilidad de esa reposición de árboles.

¿Cuál fue la solución?

Es por esto que Tian Zheng y María Uriarte haciendo uso de la subvención de AI for Earth para aplicar aprendizaje automático enfocado a comprender y estudiar los efectos de las tormentas en los bosques de Puerto Rico y poder dar una solución alternativa. Concretamente, están utilizando observaciones terrestres de parcelas forestales para crear un modelo capaz de clasificar especies de árboles individuales a través de imágenes aéreas de alta resolución y datos de teledetección. Así se puede ir estudiando la evolución de los bosques viendo los tiempos de reposición, el daño total causado, la capacidad de los bosques para almacenar carbono, … y ayudar a mitigar el cambio climático tomando medidas en las zonas donde sea necesario.

Al finalizar el estudio, los expertos podrán dar respuesta a preguntas como:

• ¿Cómo las características del paisaje (topografía, aspecto, geología, fragmentación, edad del bosque, …) influyen en el daño causado por el viento y en la biomasa perdida tras un huracán severo?
• ¿Cuál es el nivel que tiene que tener un huracán para que produzca daños tan profundos que varíe la composición de los bosques?
• ¿Cómo influye la heterogeneidad del paisaje en la recuperación de especies?

2. Ocean Cleanup

Nos vamos ahora al mar para conocer otro proyecto que va por esta línea y que es muy interesante.

Cada año llegan a los océanos millones de toneladas de plástico, la mayoría de las cuales proceden de ríos y otras, de actividades pesqueras en alta mar, entre otras. Toda esta basura queda atrapada en un vórtice de corrientes circulares de las que, si no se toman medidas al respecto, dicho plástico cada vez afectará más a nuestros ecosistemas, economía y salud.

Ocean Cleanup es una organización sin ánimo de lucro cuyo único objetivo es desarrollar tecnologías que ayuden a eliminar el plástico de los océanos. Para lograrlo, combinan el cerrar las fuentes de la contaminación (actuando por ejemplo en ríos para que no se llegue al océano) y de eliminar el plástico que ya se encuentra en el mar.

Ya han sido capaces de llegar a una zona específica de estos “parches oceánicos” del Pacífico entre Hawaii y California, donde se acumulan 100.000.000 kg de plástico y su misión es eliminar el 90% del plástico flotante para el año 2040. En el mundo hay un total de 5 “parches oceánicos” o puntos donde la basura se acumula y se mueven en modo circular hasta que dicha basura se va desintegrando cada vez en trozos más pequeños, sirviendo de alimento a la vida marina y siendo más difíciles de limpiar.

¿Cuál es la mecánica de recogida?

Crean costas artificiales con una barrera en forma de U para concentrar y retener el plástico. Las corrientes que circulan por estos “parches de basura” mueven la basura de un lado a otro generando puntos calientes naturales de mayor concentración del plástico, que los modelos computaciones son capaces de detectar mediante imágenes, para colocar ahí los sistemas de limpieza.

Fuente: Ocean Cleanup

Los pasos por tanto son los siguientes:

Fuente: Ocean Cleanup

Si los residuos se recogieran de manera manual, el trabajo sería muy costoso, llevaría mucho tiempo y además se producirían nuevas emisiones de carbono. Por tanto, ¿quién maneja esas barreras que atrapan los plásticos? Sistemas pasivos flotantes alimentados por energía solar y diseñados con el respaldo de la IA y el aprendizaje automático que de manera autónoma se coloca en la posición indicada por el modelo y recoge el plástico de la superficie del agua. Además, están provistos de sensores que recogen datos sobre vientos y corrientes.

Fuente: Ocean Cleanup

 

Conclusiones

Este tipo de proyectos ponen sobre la mesa problemas de los que no somos tan conscientes o que ni siquiera creemos que nos pueden afectar a corto o medio plazo ¿Sin embargo, esto último es cierto? ¿No son problemas que podamos sufrir nosotros en un período corto de tiempo?

Según previsiones, la producción de alimentos deberá aumentar en al menos un 60% en los próximos 35 años para poder abastecer las demandas alimenticias de la población y poder proporcionar alimentos de calidad. Con un futuro con un crecimiento de población elevado y teniendo en cuenta que entre el 20% y el 40% de la producción mundial se pierde cada año debido a plagas y enfermedades, investigar en sistemas que ayuden a dar solución a estas situaciones, son muy valoradas.

Pensamiento de instituciones internacionales

Según instituciones como ONU o Greenpece, al año se producen 300 millones de toneladas de residuos plásticos (equivalente al peso de toda la población humana) y se estima que hay entre 5 y 50 mil millones de microplásticos en el mar. Al año, se filtran al océano unas 13.000.000 toneladas de plástico (el 80% provienen de la tierra y un 20% de fuentes marinas como redes, aparejos, … de barcos pesqueros). La presencia de plásticos en los océanos, provoca cada año la muerte de alrededor de 100.000 especies marinas.

Esto último nos está afectando ya en nuestra vida diaria ya que el consumo de vida marina lleva consigo, por ende, el consumo de microplásticos que pueden generar desórdenes de alimentación, alteración en el metabolismo energético, cambios en la fisiología hepática, … Además de estar infiltrándose en nuestra cadena alimentaria, los residuos plásticos también ahogan nuestras vías fluviales, contaminan nuestros océanos y matan la vida silvestre.

¿Tomamos conciencia desde hoy?