Revolución Digital en la Agricultura

Hola! 👋🏻

En 2009, Bruce Willis protagonizó la película Sustitutos. Todos los personajes tenían sustitutos o réplicas digitales mejoradas de ellos mismos que eran controlados desde sus casas.

Cada sustituto era controlado y monitoreado por la persona física o real, por lo que había una conexión continua de datos hacia la réplica digital.

Esta visión futurista nos ayuda a entender el concepto de gemelo digital.

Un gemelo digital, o Digital Twin, es una representación virtual de un objeto o proceso del mundo físico sincronizado con datos en tiempo real. La representación virtual se construye con un modelo de ingeniería.

El origen de los gemelos digitales

El término "Gemelo Digital" nació en 2010 en un informe de la NASA, pero la idea de combinar modelos y datos es mucho más antigua.

Mucha gente señala que el programa Apolo de la NASA es uno de los lugares donde se utilizó por primera vez.

La NASA lanzaba la nave espacial Apolo al espacio, pero también tenía un modelo virtual en tierra, en la ciudad de Houston, para seguir la misión.

En la misión Apolo 13, la nave espacial sufrió un mal funcionamiento y quedó varada en el espacio.

La historia cuenta que la NASA pudo tomar los datos de la nave atrapada, introducirlos en el simulador del modelo virtual en tierra para representar las condiciones de la nave dañada.

Luego usó ese simulador para realizar predicciones y guiar las decisiones que trajeron a los astronautas de regreso a casa sanos y salvos.

Más de 50 años después, esta idea ahora tiene un nombre realmente genial: gemelos digitales.

Y se ha extendido más allá de la ingeniería aeroespacial.

En el mundo de la ingeniería estamos comenzando a ver gemelos digitales de puentes o de autopistas para el monitoreo de su estado estructural y el mantenimiento preventivo.

En la naturaleza estamos empezando a ver gemelos digitales de bosques, granjas de animales y yacimientos de petróleo.

¿Que es un modelo de ingeniería?

Los modelos en ingeniería son una representación de un sistema o realidad compleja que se elabora para facilitar su comprensión y estudio.

Están basados en la física y las matemáticas que representan las leyes que rigen la naturaleza.

Son modelos que nos permiten predecir cómo responderá un sistema frente a distintos escenarios.

¿Como se aplica en la agricultura?

Lo que está ocurriendo en la agricultura actualmente es que tenemos la capacidad de recopilar cantidades masivas de datos de alta calidad de nuestros campos.

El rápido desarrollo de la tecnología de sensores, la teledetección, las comunicaciones y la informática ha acelerado la obtención de estos datos.

Además, se ha producido una convergencia con la ciencia de datos, incluyendo la inteligencia artificial. Ahora podemos analizar esos datos y encontrar nuevas formas de determinar el rendimiento de los cultivos.

Si comenzamos a desarrollar modelos y actualizarlos continuamente con datos, lograremos que los cambios en el mundo real se reflejen también en su gemelo digital.

Veamos ahora un ejemplo aplicado al cultivo de algodón.

En la siguiente figura se puede observar el progreso del cultivo desde la siembra hasta la cosecha.

A través de imágenes satelitales, se recopilaron datos del cultivo a lo largo de la temporada.

Arriba se muestran imágenes del modelo físico del cultivo durante su desarrollo.

Abajo se presentan funciones y modelos que miden distintos aspectos de la vegetación como la biomasa, el contenido de clorofila y la humedad. La interacción de todas estas funciones da como resultado los rendimientos obtenidos por el cultivo.

Este modelo es una primera versión de un gemelo digital agrícola que se actualiza continuamente con nuevas imágenes.

Otro caso de uso de gemelos digitales es un proyecto realizado en la Universidad Friedrich-Alexander en Alemania para crear un gemelo digital de árboles frutales de cerezos.

En este caso, se trata de un modelo 3D en color del árbol en su totalidad que representa con precisión los frutos, las plagas y el estado general de salud del árbol.

En resumen, gracias a los avances en teledetección e inteligencia artificial, ahora podemos cuantificar con precisión la información fenotípica a escala de campo e integrar estos datos en herramientas de gestión predictivas y prescriptivas.

Se espera que los gemelos digitales mejoren los sistemas de producción agrícola proporcionando nuevas herramientas para monitorear y predecir las condiciones de los campos, mejorando las decisiones de manejo durante la temporada.

Este correo ha sido preparado por el Equipo de ViLab | www.vilab.cl