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Tecnología: Gemelos digitales para reducir costes en el cultivo de pistacho

Los gemelos digitales permitirán conocer riesgos y optimizar las decisiones, contribuyendo a reducir costes en el campo.
Zaragoza

El Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón aplica esta tecnología al sector agrario para simular diferentes posibles escenarios con el fin de reducir riesgos, optimizar la toma de decisiones y reducir costes en la producción de pistacho y almendro.

Disponer de diferentes escenarios para conocer los posibles riesgos existentes en una explotación agraria de frutos secos de cáscara con el fin de poder minimizarlos y tomar las decisiones más adecuadas son algunos de los objetivos principales en los que están trabajando investigadores del grupo de Sistemas de Información Avanzados (IAAA) del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A). Una finalidad para la que se emplea la tecnología de gemelos digitales -permite la digitalización de la realidad física y el uso de técnicas de inteligencia artificial o grandes volúmenes de datos-, con el fin de simular las explotaciones agrarias que, en este caso, se centran en el pistacho, aunque se prevé que, una vez terminado el desarrollo, se extienda a otras producciones de frutos secos de cáscara como el almendro, entre otras. El conocimiento de los posibles escenarios que podrían producirse en este cultivo, a través de esta digitalización, permitirá reducir riesgos y optimizar la toma de decisiones, además de reducir costes y, en consecuencia, generar beneficios.

"Estamos en un proceso de digitalización del sector agrario. Estamos transfiriendo la experiencia en otros sectores a la agricultura porque el gemelo digital está asentado en el ámbito de la maquinaria y las factorías", afirma Javier Zarazaga, investigador en el I3A y en el proyecto GEDEFEC (Gemelo Digital para Explotaciones de Frutos Secos de Cáscara). Esta tecnología está consolidada en el terreno industrial en el que "se coge una máquina o una planta entera para meterla en el ordenador y ver qué pasaría en determinados escenarios, atendiendo a variables o factores. Todo este proceso lo queremos llevar al sector agrario", siendo un proyecto innovador al trabajarse en campo abierto en lugar de con industrias agroalimentarias o zonas concretas como almazaras.

La aplicación en agricultura no es sencilla porque "en una factoría tienes unas paredes y un techo y está todo el interior más controlado pero, en campo abierto, las condiciones cambian y mucho por todas las variables que influyen en el desarrollo de una planta" que, además, es un ser vivo. También los ciclos de producción en el campo son más largos que en una fábrica, que es reproducible día a día, pero en una "explotación agraria es de meses e, incluso, años como sucede en el pistacho", cultivo que se basa en plantas que necesitan un período de vida inicial sin producción para, una vez superado ese umbral, generar valor durante decenas de años. Aparte, las explotaciones agrarias son heterogéneas desde el punto de vista temporal (períodos de vida) y territorial (desde una maceta a conjuntos de explotaciones de una región o país).

Con el proyecto GEDEFEC, que se desarrollará en varias fases, el equipo de investigadores se ha centrado en la producción de pistacho. Entre los primeros pasos que se están dando destaca el diseño del modelo de datos para sustentar el desarrollo del modelo digital, así como las especificaciones de las funciones que debería ser capaz de aportar para resultar útil a este sector. "Hay que meter en el ordenador todos los elementos porque se tiene que ir recreando toda la explotación de pistacho, además de incorporar datos de las principales variables que afectan a esta producción. Necesitamos un período largo. Ahora estamos en los primeros estudios y avanzamos poco a poco con información para obtener datos en el período de dos o tres años".

Aparte de la recreación, se está incorporando al sistema la información obtenida vía satélite, la relacionada con la producción de años anteriores o de aplicación de fitosanitarios, entre otros datos procedentes de fuentes públicas como el Ministerio de Agricultura o universidades, además de ir incorporando los privados generados en la propia explotación de pistacho. "Funciona si hay un histórico", añade Javier Zarazaga, quien incide que en el caso del campo hay otros problemas adicionales como los cultivos en parcelas limítrofes. "Al lado de una de pistacho, puede haber una de maíz, que necesita más agua, y esto es o no beneficioso, pero también se producen cambios si, por ejemplo, hay una de peral. Son interacciones difíciles" para conocer con exactitud los riesgos de la explotación de pistacho y para establecer un modelo general de parcela e interparcelas.

De momento, dentro del proyecto, ya se trabaja en la identificación de los elementos descriptivos de la parcela que se deben considerar para el gemelo digital, así como las variables como la temperatura o riego, "que son obvias, pero hay otras que no lo son tanto, por ejemplo, cómo la manera o el tipo de poda condiciona el árbol o si la distribución afecta a la producción o polinización".

Un primer demostrador

La previsión es que esta primera fase esté terminada entre finales de julio y principios de septiembre con el primer prototipo de un demostrador tecnológico alimentado con datos de varias explotaciones reales. Posteriormente, en una segunda fase, se deberá seguir avanzando para conocer cómo afecta la interacción de una parcela con otra e, incluso la relación dentro de una misma parcela. Otra de las líneas de trabajo es la automatización del sistema de entrada de datos para que no se tenga que realizar una introducción manual. "Tenemos que dejarlo preparado tecnológicamente porque, manualmente, no se meterá la información".

La iniciativa contempla una tercera fase en la que se utilizará inteligencia artificial para poder obtener esas generalidades sobre la producción de pistachos. El objetivo es a su vez aplicarlo en otros frutos secos de cáscara como el almendro e, incluso, en otros productos agrarios porque "los conceptos se pueden transferir, pero hay que hacer adaptaciones". No obstante, en el caso de la ganadería no sería extrapolable. El resultado final será una aplicación web que estará alojada en la nube y conectada con los proveedores de datos.

Además del grupo IAAA del I3A, también participan en el proyecto el Cluster Aragonés de los Medios de Producción Agrícolas y Ganaderos (CAMPAG), la Asociación de Industria Alimentaria de Castilla y León, el centro Tecnológico Metalmecánico y del Transporte, así como las empresas 7EDATA Business, Agro Intelligent, Geospatiumlab y PISTACYL. El proyecto tiene el respaldo de la convocatoria de octubre de 2021 de apoyo a AAEEII del Ministerio de Industria, financiada por la Unión Europea-Next Generation EU.

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