Los agricultores de Estados Unidos se están apresurando hacia la inteligencia artificial. Podría alimentar al mundo.
El uso de inteligencia artificial por parte de los agricultores americanos está creciendo. La tecnología es avanzada y vital.
Un agricultor del Medio Oeste 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 a una computadora impulsada por inteligencia artificial identificar el género y el nivel de peligro del insecto. 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 del mundo necesitan trabajadores adecuados. Estados Unidos, que ocupa el tercer lugar en producción agrícola detrás de China y la India, se ve especialmente afectado.
Uno de los principales desafíos es el envejecimiento de los agricultores. La agricultura requiere trabajo físico diario que muchos no pueden realizar. Muchas de estas empresas han sido dirigidas por familias durante décadas, pero las nuevas generaciones no asumen el control, prefiriendo ocupar puestos en sectores menos intensivos en mano de obra y mejor remunerados. Estas tendencias también se ven entre los trabajadores contratados de la fuerza laboral agrícola, en su mayoría extranjeros.
"La mano de obra es la mayor preocupación", dice Emily Buckman, directora de relaciones gubernamentales de la Federación Estadounidense de Agricultores. "El agricultor típico tiene 60 años". Buckman fue criada en una granja de Kentucky donde su padre de 70 años ara la tierra con la ayuda solo de su hermano.
Debido a una fuerza laboral en disminución, costos laborales en aumento y rendimientos agrícolas en disminución, algunos agricultores estadounidenses están recurriendo a robots e inteligencia artificial. "Pensamos en soluciones para resolver ese problema, y creemos que los avances en tecnología podrían ayudar a aliviar parte de la carga laboral", añade.
La inteligencia artificial en la agricultura se ha utilizado durante 20 años en sistemas de guía de auto-dirección para cultivos en hileras como el maíz. Sin embargo, la adopción de la inteligencia artificial ha sido rápida en los últimos años, con el 87% de las empresas agrícolas de Estados Unidos utilizando inteligencia artificial a finales de 2021. Los incentivos financieros del gobierno federal también están acelerando la investigación y la implementación de la inteligencia artificial en la agricultura.
La adopción de la inteligencia artificial 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 mayores productores mundiales, incluido Estados Unidos, que exportó más de 100.000 millones de dólares en productos a China, México, Canadá y Europa el año pasado.
Para "que los agricultores puedan alimentar al mundo", dice Buckman, la industria quiere producir en masa 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".
'Agricultura de precisión' La agricultura enfrenta presión para desarrollar respuestas rápidas. Las escaseces de mano de obra en Estados Unidos han 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 dificultando la anticipación de las condiciones de crecimiento. Por lo tanto, el clima más cálido podría reducir los suministros de alimentos antes de lo previsto.
"Todos los pronósticos muestran importantes pérdidas en los rendimientos de los cultivos debido al cambio climático", dice el profesor Patrick Schnable, quien dirige el Instituto de Ciencias Vegetales en la Universidad Estatal de Iowa. "Una reducción del 10% o 20% en los rendimientos de maíz sería catastrófica", agrega. "¿Podemos usar la inteligencia artificial para aumentar la resiliencia?"
La Fundación Nacional de Ciencias (NSF) y el USDA financian el Instituto de Iowa State para la Agricultura Resiliente con Inteligencia Artificial, que desarrolla herramientas y soluciones impulsadas por inteligencia artificial con socios estadounidenses.
"Nuestro enfoque está dirigido a dos problemas amplios", agrega Schnable. "Uno es la identificación de la sostenibilidad: ¿cómo diseñas nuevas actividades relacionadas con la agricultura y resilientes al cambio climático?", agrega. "La segunda cosa es, ¿cómo pueden la inteligencia artificial, la robótica y los sensores [herramientas] permitir más beneficios para los agricultores, menos utilización de recursos, energía, productos químicos y agua?"
Baskar Ganapathysubramanian, jefe del Instituto de Iowa State para la Agricultura Resiliente con Inteligencia Artificial 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 inteligencia artificial 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.
Trabajos de clasificación manual que antes se hacían ahora pueden ser realizados por robots. Algunas granjas utilizan inteligencia artificial para clasificar patatas en busca de defectos. Otros agricultores utilizan cultivadores mejorados con inteligencia artificial para sembrar semillas y eliminar malas hierbas, reemplazando a decenas de trabajadores.
El enfoque de "agricultura de precisión" implica el uso de inteligencia artificial para disminuir el uso de recursos y aumentar la producción agrícola. Los agricultores pueden apuntar con precisión a las 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. "Hace 30 años, la agricultura estadounidense habría necesitado 100 millones de acres más para igualar los niveles de producción actuales". Combinadas con la tecnología, las tecnologías de precisión de la agricultura han aumentado la productividad.
Los gigantes agrícolas globales han sido pioneros 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 inteligencia artificial y la tecnología es ayudar a los agricultores a hacer su trabajo mejor", dice Sarah Schinckel, directora de nuevas tecnologías del Grupo de Soluciones Inteligentes de John Deere. Las tecnologías de inteligencia artificial están "cambiando la agricultura, ya están aquí, y los agricultores la están adoptando", agrega. "Vemos un futuro donde cada vez más agricultores están utilizando esta tecnología".
Schinckel agrega que John Deere ha ofrecido soluciones de inteligencia artificial a los agricultores, como Autotrac durante décadas, que permiten la conducción de cosechadoras sin manos. Avanzan cuando la tecnología mejora. En 2018, la tecnología See & Spray "agrega inteligencia artificial a las máquinas" para ayudar a los agricultores a localizar y eliminar 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 claro retorno de la inversión para muchas de estas cosas", dice.
John Deere introdujo tractores completamente autónomos en años recientes. Schnickel cree que los tractores son el próximo gran paso hacia la autonomía agrícola, que debería aumentar en los próximos años. "Tenemos objetivos para 2030 de llevar la autonomía a todos los pasos de producción", añade.
La reducción de costos y el aumento de los rendimientos son importantes para los agricultores y empresas agrícolas estadounidenses, pero las ventajas podrían ser globales.
"Una mayor productividad en el campo significa más beneficio para los agricultores, una cadena de suministro más sólida y precios más bajos para los consumidores", dijo Steven Thomson, líder nacional del programa de Ingeniería Agrónoma y de Sistemas Biológicos del Instituto Nacional de Agricultura y Alimentación de la USDA.
"Prácticas más sostenibles significan menos degradación de los recursos naturales y la prevención del daño ecológico en nuestro planeta", añade. La inteligencia artificial puede mejorar la gestión agrícola y ganadera para eliminar animales y plantas enfermos, aumentar los ingresos y proteger el medio ambiente.
La inteligencia artificial tiene un gran potencial en la agricultura, y el gobierno de Estados Unidos ha financiado centros de investigación de inteligencia artificial agrícola. Thomson dijo que estos programas tienen como objetivo proporcionar "herramientas de apoyo a decisiones asistidas por inteligencia artificial fáciles de usar para ayudar a los administradores de tierras a identificar opciones en todo el ambiente, la economía y la sociedad".
La distribución precisa de recursos, el monitoreo del suelo, el seguimiento del contacto con patógenos para mejorar la seguridad alimentaria y los robots recolectores se encuentran entre los instrumentos más avanzados. Las inversiones también impulsan inventos más simples.
Ganapathysubramanian dice que los investigadores de Iowa State utilizaron inteligencia artificial para crear una aplicación móvil que identifica plagas y que ahorra horas de trabajo manual. Los instrumentos en desarrollo pueden ayudar a los agricultores a ahorrar costos, lo cual es vital para una agricultura financieramente viable, dadas sus estrechas márgenes.
"La inteligencia artificial 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 pueden aplicarse a nivel mundial y fácilmente, tal vez aumentando exponencialmente los rendimientos agrícolas en el sudeste de Asia, que más lo necesita. "El costo marginal de entregar [una herramienta de IA] en la India es casi cero", dice. "Una vez que las herramientas están construidas, prácticamente no hay costos 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.