Los agricultores estadounidenses están recurriendo a la inteligencia artificial. Podría alimentar al mundo.
El uso de inteligencia artificial por parte de los agricultores estadounidenses está creciendo. La tecnología es avanzada y vital.
En el Medio Oeste, un agricultor apunta su teléfono inteligente a una planta de soja en un hermoso campo. Toma una foto de una plaga que se arrastra por una hoja y permite que una computadora impulsada por IA identifique el género del insecto y su nivel de peligro. Puede parecer extraño, pero esta tecnología es esencial.
La rentabilidad de la agricultura y la producción de cultivos se ven amenazadas por la escasez de mano de obra. Los sistemas alimentarios mundiales necesitan trabajadores adecuados. Estados Unidos, que ocupa el tercer lugar en producción agrícola detrás de China e India, se ve especialmente afectado.
Uno de los principales desafíos es el envejecimiento de los agricultores. La agricultura requiere un trabajo físico diario que muchos no pueden hacer. Muchas de estas empresas han sido dirigidas por familias durante décadas, pero las generaciones más nuevas no están tomando el relevo, prefiriendo los puestos en sectores menos intensivos en mano de obra y mejor remunerados. Estas tendencias también se observan entre los trabajadores agrícolas contratados, en su mayoría extranjeros.
"La mano de obra es la preocupación número uno", dice la directora de relaciones gubernamentales de la Federación Agrícola Estadounidense Emily Buckman. "El agricultor típico tiene 60 años". Buckman se crió en una granja de Kentucky donde su padre de 70 años ara la tierra con la ayuda solo de su hermano.
Debido a la disminución de la fuerza laboral, el aumento de los costos laborales y la disminución de los rendimientos agrícolas, algunos agricultores estadounidenses están recurriendo a robots e IA. "Pensamos en soluciones para resolver ese problema, y creemos que los avances tecnológicos podrían ayudar a aliviar parte de la carga laboral", agrega.
La IA en la agricultura se ha utilizado durante 20 años en sistemas de dirección de autoengaño para cultivos en hileras como el maíz. Sin embargo, la adopción de IA ha sido rápida en los últimos años, con el 87% de las empresas agrícolas de EE. UU. utilizando IA a fines de 2021. Los incentivos financieros del gobierno federal también están acelerando la investigación e implementación de IA en la agricultura.
La adopción de IA en más de dos millones de granjas estadounidenses podría tener repercusiones globales. A medida que la población mundial crece y el cambio climático amenaza los ecosistemas agrícolas de algunos de los productores más grandes del mundo, incluidos los EE. UU., que exportaron más de $100 mil millones a China, México, Canadá y Europa el año pasado.
Para "que los agricultores puedan alimentar al mundo", Buckman dice que la empresa quiere producir de forma masiva ciencia barata y accesible. Se espera que la población mundial se expanda en dos mil millones para 2050, lo que requerirá un 70% más de producción de alimentos. Las tecnologías innovadoras nos ayudarán".
'Prometedor' La agricultura tiene la presión de desarrollar respuestas rápidamente. La escasez de mano de obra en EE. UU. ha llevado a estas empresas a hacer más con menos. La urgencia del problema climático es el punto de inflexión. El clima impredecible está afectando la producción agrícola y haciendo que las condiciones de crecimiento sean más difíciles de anticipar. Por lo tanto, el clima más cálido puede reducir las reservas de alimentos antes de lo previsto.
"Todos los pronósticos muestran grandes pérdidas en los rendimientos de los cultivos debido al cambio climático", dice el profesor Patrick Schnable, quien dirige el Instituto de Ciencias de las Plantas de la Universidad Estatal de Iowa. "Una reducción del 10% o 20% en los rendimientos de maíz sería catastrófica", agrega. "¿Podemos usar IA para aumentar la resiliencia?"
La National Science Foundation (NSF) y el USDA financian el AI Institute for Resilient Agriculture de Iowa State, que desarrolla herramientas y soluciones impulsadas por IA con socios estadounidenses.
"Nuestro enfoque es mirar dos problemas amplios", agrega Schnable. "Uno es la identificación de la sostenibilidad: cómo diseñar nuevas actividades relacionadas con la agricultura y resistentes al cambio climático", agrega. "La segunda cosa es cómo la IA, la robótica y la detección pueden permitir más beneficios para los agricultores, menos utilización de recursos, energía, productos químicos y agua."
Baskar Ganapathysubramanian, jefe del AI Institute for Resilient Agriculture y profesor de ingeniería mecánica de la Universidad Estatal de Iowa, cree que "hay una gran promesa, y parte de ella ya se está implementando" para esos dos objetivos.
Buckman cree que los drones y las tecnologías GPS son las herramientas de IA más populares. Los tractores y cosechadoras autónomos, con sensores de calidad, pueden ayudar a los agricultores a identificar qué secciones de sus cultivos requieren más o menos cuidado.
Anteriormente, los trabajos de clasificación manuales ahora pueden ser realizados por robots. Algunas granjas usan IA para clasificar papas por defectos. Otros agricultores utilizan cultivadores mejorados con IA para sembrar semillas y eliminar malas hierbas, reemplazando decenas de trabajadores.
Un suelo fértil para la IA El enfoque de la "agricultura de precisión" implica el uso de IA para reducir el uso de recursos y aumentar la producción agrícola. Los agricultores pueden apuntar con precisión a regiones problemáticas con tecnologías futuras como drones que miden los niveles de agua o pesticidas.
"La agricultura de precisión ayuda a reducir el desperdicio de agua, ser más eficiente y hacer más con menos", explica. "La agricultura estadounidense necesitaría 100 millones de acres más hace 30 años para igualar los niveles de producción actuales", agrega. Los enfoques de la agricultura de precisión combinados con IA y otras tecnologías han aumentado la productividad.
Las gigantes agrícolas globales han sido pioneras y han escalado muchas de estas innovaciones. En Illinois, John Deere diseña y produce tractores y otros equipos tecnológicos para la agricultura mundial.
"¡Nuestro objetivo con la IA y la tecnología es ayudar a los agricultores a hacer su trabajo mejor!" dice Sarah Schinckel, directora del Grupo de Nuevas Tecnologías de la División de Soluciones Inteligentes de John Deere. Las tecnologías de IA "están cambiando la agricultura, ya están aquí, y los agricultores las están adoptando", agrega. "Vemos un futuro en el que cada vez más agricultores están utilizando esta tecnología."
Schnickel agrega que John Deere ha ofrecido a los agricultores soluciones de IA como Autotrac durante décadas, que permiten la conducción sin manos del combine. Avanzan cuando la tecnología mejora. En 2018, la tecnología See & Spray "añade IA a las máquinas" para ayudar a los agricultores a localizar y eliminar las malas hierbas en los cultivos y rociar pesticidas a un nivel muy fino. Schnickel cree que esa innovación ha ayudado a las granjas a ahorrar un 66% en herbicidas. "Hay un retorno claro de inversión para muchas de estas cosas", dice.
John Deere presentó tractores completamente autónomos en los últimos años. Schnickel cree que los tractores son el próximo gran paso hacia la autonomía agrícola, lo que debería aumentar en los próximos años. "Tenemos metas para 2030 para llevar la autonomía a todos los pasos de producción", añade.
Recolección de IA Reducir costos y mejorar los rendimientos es importante para los agricultores estadounidenses y las empresas agrícolas, pero las ventajas podrían ser globales.
"Una mayor productividad en el campo significa más beneficios para los agricultores, una cadena de suministro más fuerte y precios más bajos para los consumidores", dice Steven Thomson, líder del programa nacional de Ingeniería Agrícola y de Biosistemas, Instituto de Producción Alimentaria y Sostenibilidad, Instituto Nacional de Producción Alimentaria de la USDA.
"Prácticas más sostenibles significan menos degradación de los recursos naturales y prevención de daños ecológicos a nuestro planeta", añade. La IA puede mejorar la gestión agrícola y ganadera para eliminar animales y plantas no saludables, aumentar ganancias y proteger el medio ambiente.
La inteligencia artificial tiene potencial en la agricultura, y el gobierno de EE. UU. ha financiado centros de investigación agrícola de IA. Thomson dijo que estos programas tienen como objetivo proporcionar "herramientas de apoyo a la toma de decisiones fáciles de usar, impulsadas por IA, para ayudar a los administradores de tierras a identificar opciones beneficiosas para el medio ambiente, la economía y la sociedad".
La distribución de recursos de precisión, el monitoreo del suelo, el seguimiento del contacto con patógenos para mejorar la seguridad alimentaria y los robots de cosecha son algunas de las herramientas nuevas más avanzadas. Las inversiones también impulsan innovaciones más simples.
Ganapathysubramanian dice que los investigadores de Iowa State utilizaron IA para crear una aplicación para teléfonos inteligentes que identifica plagas y que ahorra horas de trabajo manual. Los instrumentos en desarrollo pueden ayudar a los agricultores a ahorrar costos, lo que es vital para una agricultura financieramente viable, dadas sus estrechas márgenes.
"La IA proporciona una herramienta muy natural y rentable para que los agricultores tomen decisiones más profundas y localizadas, cubran sus apuestas y evalúen mejor los riesgos", argumenta. Esas técnicas se pueden aplicar a nivel mundial y fácilmente, quizás aumentando exponencialmente los rendimientos agrícolas en el sudeste de Asia, que más lo necesita. "El costo marginal de entregar [una herramienta de IA] en India es casi cero", dice. "Una vez construidas, esencialmente no hay ningún costo para entregarlas".
Los expertos tienen la esperanza de que estas herramientas en manos de agricultores a gran escala puedan ayudar al sector agrícola a enfrentar el cambio climático, el mercado laboral incierto y más. El potencial y la necesidad nunca han sido mayores.