El equipo AuTomatoes gana el Autonomous Greenhouse Challenge

El equipo AuTomatoes gana el Autonomous Greenhouse Challenge

10 junio 2020

Análisis de Datos Data Driven Growing

El equipo de cultivo con IA supera a los productores humanos en un desafío de crecimiento autónomo

Durante el Desafío de Invernadero Autónomo (Autonomous Greenhouse Challenge), los equipos internacionales realizaron un experimento para desarrollar remotamente un cultivo de tomate cherry durante un período de seis meses, en un invernadero WUR en los Países Bajos. El objetivo era maximizar el beneficio neto aumentando el rendimiento y la calidad de la fruta y, por lo tanto, los ingresos, y reduciendo el uso de los recursos y, por lo tanto, los costos. Cada equipo tenía un compartimento de invernadero equipado con actuadores y sensores estándar (calefacción, ventilación, detección, iluminación artificial, nebulización, suministro de CO2, riego); los equipos agregaron una variedad de sus propios sensores para monitorear el cultivo. Los puntos de control del clima y el riego y las estrategias de poda de cultivos fueron determinados remotamente por los equipos mediante algoritmos de IA.

Hoy, a través de una conferencia virtual organizada por GreenTech, se anunció el equipo ganador y los organizadores dieron un análisis de los resultados.

Después de una presentación del moderador Tom Freyberg y la presentadora Mariska Dreschler, quien dio la bienvenida a los más de 500 miembros de la audiencia, llegó el momento de que David Wallerstein, CXO de Tencent, pronunciara su discurso principal sobre los desafíos alimentarios mundiales y el papel de la tecnología.

Según David, la Inteligencia Artificial en los invernaderos es un verdadero cambio en el juego, ya que abre un universo completamente nuevo para la producción de alimentos. «Hemos demostrado el poder de la IA en el cultivo de alimentos«, dice, destacando el hecho de que el desafío probó el poder de la IA en tiempos de pandemia.

Para el futuro, David espera ver más datos sobre otros tipos de cultivos, además de pepinos y tomates, para ver si los límites también expandidos más allá. Lo que es seguro es que la IA en la horticultura de invernadero tendrá, según David, un impacto ecológico positivo, con una mayor producción de alimentos que se trasladará a los invernaderos, lo que conducirá a un menor uso de agua y tierra. Como la IA puede gestionar invernaderos más grandes, podrán escalar aún más.

La pregunta que queda es cómo comercializar la IA. “Esta es una gran oportunidad para la industria del invernadero, ahorrando recursos y generando ganancias. La pregunta es qué modelo de negocio utilizar: ¿una suscripción, un precio por hectárea, agrupación en los sensores?” David concluyó su discurso principal alentando a la comunidad hortícola a explorar esta pregunta.

Los equipos de IA superan a los equipos tradicionales de referencia

Silke Hemming, en palabras de David, el «corazón y el alma» del 2º Autonomous Greenhouse Challenge, entró en más detalles sobre lo que sucedió durante el desafío. Fue notable que todos los equipos de IA superaron a los equipos de cultivo tradicional de referencia.

Mirando más de cerca los resultados, los equipos tuvieron diferentes estrategias climáticas, lo que resultó en una producción total similar, pero un uso diferente de recursos como energía, CO2, agua y nutrientes, en lo que respecta a la sustentabilidad.

Los equipos tenían diferentes estrategias cuando se trata de cultivo. Por ejemplo, el equipo verde elevó la temperatura a 30 grados Celsius en algún momento, mientras que el equipo naranja se centró en mantener alta la concentración de CO2.

Además, Silke dice que la estrategia de gestión de cultivos es el elemento clave para una mayor producción (y de alta calidad). «Esto también se vio en el desafío anterior, donde en otoño la iluminación también era importante, pero este año los equipos ya lo habían aprendido».

El segundo Desafío de Invernadero Autónomo (Autonomus Greenhouse Challenge) arrojó ideas más valiosas sobre cómo podría desarrollarse el cultivo autónomo. Según Silke, se necesitan datos objetivos sobre todos los aspectos de la producción de cultivos. “¿Qué sensores se necesitan para medir todo? La falta de datos suele ser un problema, ya que limita el desarrollo de algoritmos de IA y, por lo tanto, el invernadero autónomo «.

La interpretación de dichos datos también es importante para el cultivo autónomo. “¿Qué significa una señal que sale de un sensor? ¿Veremos una decisión totalmente autónoma de AI en el futuro? ¿O por expertos humanos a corto plazo?”.

Lo que ha demostrado el desafío es que es posible cultivar verduras de forma remota. “En tiempos de COVID-19, esto ofrece muchas oportunidades. Todas las decisiones se pueden tomar de forma autónoma y remota. Sin embargo, todavía se necesita gente en el invernadero para operaciones de cultivo, como atar y cosechar, y para el mantenimiento de sensores e instalaciones donde sea necesario. Aquí se necesitan más desarrollos para que los robots cooperen con las personas, lo que definitivamente requiere más investigación en el futuro «.

¿Es el cultivo autónomo, el futuro?

Esta charla fue seguida por un panel de discusión, con el productor de referencia Ted Duijvestijn y los participantes del desafío Bo Zhou (IUA.CAAS), Hyun Suh (DIGILOG), Klaas van Egmond (The Automators), Leonard Baart de la Faille (AuTomatoes) y Zao Ye (AiCU).

Klaas señaló que su equipo tenía más tiempo para prepararse que en el primer desafío, cuando se necesitaba mucha atención humana para el monitoreo. «Ahora todo estaba más automatizado y más relajado, ¡quizás incluso demasiado relajado!»

Zao y su equipo también habían participado en el desafío del año pasado, cuando utilizaron sensores caseros. Este año, hicieron un mayor uso de los sensores listos para usar disponibles en el mercado, para dar más información sobre el crecimiento de las plantas, por ejemplo midiendo el peso de toda la planta.

Para Leonard y su equipo, lo principal era no hacer un gran sistema que «escupe todas las cosas correctas a la vez». En otras palabras, el equipo AuTomatoes no trató de imitar a un grower, sino que objetivaron y cuantificaron lo que un productor necesita, dividiéndolo en bloques. «Entonces puedes elegir la IA apropiada para cada uno de esos bloques, y luego construir algo que funcione a partir de eso».

Producción, rentabilidad, sustentabilidad

Después del panel de discusión, Silke presentó los datos de los distintos equipos, comparándolos con los logros de los productores de referencia. En términos de producción, los equipos negros y verdes se desempeñaron bien, con los productores de referencia, en gris, manteniéndose bien con los equipos de IA.

Como hemos visto antes, el equipo azul enfatizó los altos valores de EC en su estrategia de riego, lo que también condujo a un valor Brix más alto.

Esto a su vez contribuyó a una mayor ganancia, pero antes de analizar ese aspecto del puntaje, primero echemos un vistazo a la sustentabilidad, que representó el 20% del puntaje total para los equipos. Como se ve en el gráfico a continuación, los equipos verde y naranja usaron la menor cantidad de recursos, mientras que los productores de referencia, que tenían una alta producción, también usaron la mayor cantidad de recursos para llegar allí.

El aspecto final (y más importante) del puntaje, que representa el 50% de los puntos otorgados, fue la utilidad neta. Aquí, los equipos verde y naranja realmente se destacaron, y nuevamente, todos los equipos de IA superaron a los productores de referencia:

Y el ganador es…

Al final de la conferencia, era el momento por el que todos los equipos esperaban ansiosos: el juez Leo Marcelis anunció el ganador del segundo Desafío de Invernadero Autónomo (Autonomous Greenhouse Challenge). Antes del momento de redoble de tambores, Leo se tomó un tiempo para felicitar a todos los equipos, diciendo que «todos son ganadores».

IUA.CAAS fue felicitado por el uso de crowdsourcing para impulsar la innovación y por hacer gráficos de conocimiento para estructurar datos e información. DIGILOG mostró, según los jueces, el mejor esfuerzo científico para explorar las diversas opciones de IA, utilizando muchos enfoques de IA diferentes y al mismo tiempo observando las limitaciones de la misma. Automators, con su lema de «hacer o morir», compartieron un enfoque realista paso a paso de la IA, con el papel de los humanos en declive gradual; ideas que ya están implementando con los productores. AuTomatoes analizó datos del año anterior; desarrolló un sistema robusto con análisis de modo de falla y proporcionó soluciones bien aplicables para todo el mundo. Finalmente, AiCU utilizó un enfoque de código abierto, y el jurado elogió la simplicidad de los algoritmos, haciendo hincapié en la estrategia a largo y corto plazo.

Pero, por supuesto, en última instancia solo puede haber un ganador. Con los capitanes del equipo levantando sus copas (¡una buena excusa para un desayuno con champán!), Leo anunció al equipo ganador con un redoble de tambores … AuTomatoes, un equipo formado por empleados, investigadores y estudiantes de Van der Hoeven Horticultural Projects, TU Delft, Keygene, Hoogendoorn Growth Management.

Leonard, capitán del equipo AuTomatoes e ingeniero de I + D en Van der Hoeven, dice que están entusiasmados de haberlo logrado y comparte que el viaje no se detiene aquí para ellos. «Ya estamos haciendo una investigación fundamental, y haremos pruebas en el mundo real utilizando este enfoque», dice, y agrega que los proyectos innovadores y desafiantes se adaptan bien a Van der Hoeven.

Eso concluye las cosas para el segundo desafío de invernadero autónomo. Por ahora, Silke y los equipos están contentos de que haya terminado. «Fue muy divertido de hacer, pero también mucho trabajo».

Aun así, podría haber una tercera edición del desafío, si se pueden encontrar suficientes patrocinadores. Por ahora, sin embargo, veamos qué aportarán las ideas de este desafío al mundo real. Como dice Leo: “El uso del conocimiento y la inteligencia artificial ahora puede superar al competidor. Es el comienzo de una nueva era, pero aún se necesitará al grower «.

Aftermovie

Fuente: HortiDaily | Translation: Federico Aguilar | Autor: Jan Jacob Mekes

 

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