Adaptar un entorno vinícola a las necesidades de monitorización gracias a la IA y a los gemelos digitales

El Instituto Universitario Valenciano de Investigación en Inteligencia Artificial (VRAIN, por las siglas en inglés de Valencian Research Institute for Artificial Intelligence) de la Universidad Politécnica de Valencia está integrado por ocho grupos de investigación que cuentan con más de 30 años de experiencia en diferentes líneas de investigación en esta tecnología.

Uno de sus investigadores principales, Carlos Carrascosa, en conversación con D+I reconoce que tres décadas dan para mucho, sobre todo, para advertir del gran salto que ha pegado la IA en los últimos meses.

"VRAIN, como tal, sólo tiene un par de años, pero nuestras investigaciones acumulan años y años. Sólo ahora estamos viendo cómo esta tecnología está cambiando las reglas del juego", indica.

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Esta conversación se produce en torno a uno de los últimos proyectos anunciados por este instituto, concretamente, por parte de un equipo de investigadores del Grupo de Tecnología Informática e Inteligencia Artificial (GTIIA). Una iniciativa que también cambia ciertas reglas del juego, concretamente las reglas del juego del sector agrícola.

Y es que el GTIIA está desarrollando la modelización de un gemelo digital y un simulador para incorporar esta tecnología a zonas rurales de la España vaciada. Carrascosa adelanta a este diario que "se está contactando inicialmente con empresas del sector vitivinícola para aplicar el proyecto".

En su opinión, "la evolución teórica de la IA ha sido importante pero también lo son los casos de uso, los casos de éxito y nosotros, como instituto de investigación estamos en medio de este auge".

Sobre el proyecto presentado, conviene resaltar que se enmarca dentro del proyecto COSASS (COordinated Intelligent Services for Adaptative Smart areaS), cuyo objetivo es aplicar técnicas de inteligencia artificial en estas zonas del país en las que, aunque existe una gran digitalización en las grandes áreas de cultivo, hay una carencia de mano de obra que no puede controlar problemas como la falta de conectividad o el ahorro de baterías.

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"Por ello son necesarias áreas inteligentes adaptativas", explica Carrascosa, que es el investigador principal de este proyecto.

Desde el equipo de investigadores del GTIIA, ya cuentan con resultados para la comprobación de enfermedades de plantas detectándolas a partir de las hojas de las mismas.

Además, "somos especialistas en sistemas de inteligencia artificial distribuida, un desarrollo que es especialmente idóneo para los dispositivos repartidos alrededor de los campos de cultivo", explica.

"Estos pueden ir compartiendo información y, conforme uno de ellos aprende, aprender todos. Para ello, planteamos usar técnicas como son las de aprendizaje federado, el formado por un conjunto de dispositivos IoT (internet de las cosas) que estén distribuidos y que comparten el aprendizaje de un dispositivo por todos sin necesidad de compartir los propios datos, lo que hace que el aprendizaje vaya evolucionando más rápido que de manera aislada, pero manteniendo la privacidad de los datos que se están usando para aprender", detalla Carlos Carrascosa.

Junto al equipo del GTIIA-VRAIN, en el proyecto participan también dos grupos de investigación de la Universidad de Salamanca y la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid. "La idea es que además de estas regiones, el proyecto pueda escalarse a cualquier punto del país que tenga necesidades como las que planteamos", remarca el investigador principal.

El proyecto, que se encuentra en su primer año, de un total de tres, plantea actuaciones en dos niveles. Un nivel más bajo que es el internet de las cosas para que los dispositivos de los campos sean capaces de adaptarse y tomar decisiones de forma autónoma cuando ocurran adversidades y problemas que no son los habituales del sistema.

La importancia de la nube

Y un nivel en la nube que permite, a través de esos gemelos digitales de los sistemas y sus entornos, reflejar qué es lo que está sucediendo -incluso con predicciones de qué puede realizar cuando el sistema esté desconectado de su gemelo digital- e incluso probar modificaciones, cambios y extensiones al sistema, sin necesidad de hacer el despliegue de esos cambios en el sistema real.

"De lo que se trata, con todo, es de hacer todo más fácil para las personas que están a pie de cultivo. Está claro que para implantar un sistema como éste hace falta personal experto, pero no así para su control, puesto que diseñamos interfaz intuitiva", aclara Carrascosa.

El proceso de creación de VRAIN comenzó en 2019, fruto de la unión de seis grupos investigadores. En 2020, se fusionó con el Centro de Investigación en Métodos de Producción de Software PROS y en 2021 se constituyó finalmente como Instituto Universitario de Investigación con la aprobación de la Generalitat Valenciana.

En la actualidad, cuenta con 160 investigadores divididos en nueve áreas de investigación. Estas nueve áreas sobre las que gira su actividad investigadora hacen que sus desarrollos se apliquen a un gran número de sectores estratégicos como salud, movilidad, ciencias de la tierra, ciudades inteligentes, educación, redes sociales, agricultura, industria, privacidad/seguridad, robots autónomos, servicios y energía, y sostenibilidad ambiental entre otros.

Estas actividades han sido financiadas por más de 128 proyectos obtenidos mediante financiación competitiva, principalmente de la Unión Europea, pero también del Plan Nacional de Investigación, el Plan Valenciano de Investigación y Proyectos de Transferencia de Tecnología.