Portadas

Revolucionario proyecto tecnológico para el mundo del agro nacional

FIC Frambuesa UCM

En el país existen 31 plantas procesadoras o packing que compran frambuesa en fresco y en la Región del Maule son 1.700 productores. Estas plantas son potenciales beneficiarios o compradores de la tecnología que están desarrollando un grupo de académicos de la Universidad Católica del Maule, a través de un proyecto FIC financiado por el Gobierno Regional, quienes trabajan en un dispositivo que sea capaz de analizar la calidad de la fruta por medio de una máquina con un sistema de visión por computador. Conversamos con los profesionales responsables de este innovador proyecto para saber en qué etapa están y cómo planifican el último año de trabajo.   

Actualmente la Región del Maule es la primera exportadora de frambuesas a nivel nacional (70 %) tanto para fruta fresca, congelados y jugos, por lo tanto la medición de las bandejas que entran al packing es fundamental para determinar la calidad del producto, tanto para productores como exportadores, procedimiento que se realiza de manera manual a través de la inspección visual de un experto.

Las bandejas llegan a la entrada del packing y una muestra de dichas bandeja es revisada por el experto. Posteriormente, en base a ese criterio, se fija la calidad del producto y con ello el precio de compra hacia productor y el tipo de producto destino. Según los académicos e investigadores del proyecto este proceso tiene la desventaja de ser subjetivo y propenso a errores.

Creación de una nueva tecnología  

El Dr. Marco Mora, director del proyecto, Ingeniero Civil en Electrónica de la Universidad de Concepción, Magíster en Ciencias de la Universidad de Concepción y Doctor en Ciencias de la Computación de la Universidad de Toulouse en Francia, con especialidad científica en el tratamiento de imágenes de reconocimiento de patrones, con varios proyectos desarrollados (Fondef, FIC y Fondecyt), más de 20 publicaciones internacionales y más de 60 presentaciones en conferencias internacionales, manifestó que este proyecto se crea dentro del Laboratorio de Investigaciones Tecnológicas en Reconocimiento de Patrones de la Universidad Católica del Maule. “Este laboratorio tiene a su haber proyectos financiados por FONDEF, publicaciones científicas y solicitudes de patentes. Lo anterior muestra que esta unidad presenta experiencia y pertinencia en la formulación y ejecución de proyectos de innovación y transferencia tecnológica.  Además teníamos experiencia en el tema del vino y de la producción de aceite de oliva que son dos actividades relevantes económicamente dentro de la Región del Maule. Sobre esa base y buscando una alternativa de desarrollo tecnológico que tuviese impacto en la región nació esta idea de ir más allá del estudio científico del reconocimiento de patrones en los berries. Nos propusimos construir una nueva tecnología. Pasar de la investigación a la transferencia tecnológica. Y ese deseo íntimo que teníamos con los colegas del proyecto es el que hace tan ambicioso este proyecto de investigación aplicada”, señala el Dr. Mora, quien agrega que de los 3 años de duración les queda uno para terminar, por lo que en esta etapa final están abocados a recopilar los últimos resultados y terminar de desarrollar la tecnología que les permitirá estimar desde una imagen, de manera objetiva y automática, la calidad de la frambuesa. “Es la culminación de la etapa de desarrollo del software y además de eso ya estamos comenzando a trabajar en dos de los objetivos que son relevantes para el proyecto y que tienen que ver con la formulación de una empresa de base tecnológica dentro de la universidad y el patentamiento de todo lo que tenga que ver con la tecnología”, asevera el académico.

Equipo de profesionales

Está compuesto por el Dr. Marcos Mora como director; el profesor Claudio Fredes, ingeniero agrónomo y con una amplia experiencia en desarrollo de proyectos científicos como subdirector; el Dr. Andrés Valenzuela del Departamento de Economía quien procesa la información económica para establecer un modelo de negocios; el Dr. José Naranjo abocado al tratamiento de los algoritmos de alta complejidad y Viviana Torres, Analista Gestión Administrativa del Centro de Innovación en Ingeniería Aplicada UCM quien es el nexo entre la Universidad y el Gobierno Regional. 

Objetivos e impacto

El proyecto tiene tres grandes objetivos de los cuales solo uno es científico y los otros dos están vinculados a la generación de una actividad económica con esta tecnología. “Lo primero que hay que tener en cuenta es que cuando comenzamos a desarrollar este proyecto nos impusimos objetivos que no solamente eran científicos, vale decir, es un proyecto que tiene que ver con traspasar la investigación clásica que se hace en las universidades y desarrollar una tecnología que tenga una cierta potencialidad en el mercado para generar trabajo, riqueza, contrataciones. En función de esa idea global es que nos propusimos los siguientes objetivos: desarrollar una tecnología automática y objetiva, mediante técnicas de visión por computador, para poder estimar la calidad de la frambuesa en la entrada de los packing en forma precisa, automática y en tiempo real, la generación de propiedad intelectual (patente) y también la formación de una empresa de base tecnológica que permita la comercialización de la tecnología que estamos desarrollando”, explica el investigador.

Componente valórico social

Para el Dr. Mora esta es la parte más importante del proyecto. “La problemática a la que estamos apuntando tiene que ver con el desarrollar una tecnología para encontrar el precio justo de las cajas de frambuesa para el productor, porque la medición de la calidad afecta tanto al productor como al exportador. Por lo tanto el componente valórico lo podemos ver en dos niveles: primero que el proyecto se hace cargo de una realidad de la Región del Maule, es decir, se hace cargo del mejoramiento de una actividad económica que es nuclear y central en la región, por lo tanto, el impacto económico que podría tener es importante. Lo anterior permite hacer una vinculación con la actividad universitaria a nivel de investigación respecto de las necesidades que tiene nuestra comunidad, esto es desarrollar actividad científica con sentido social para mejorar las condiciones de vida de los ciudadanos. Un segundo nivel es que las estructuras para hacer investigación aplicada en Chile se están desarrollando en este momento con la necesidad de entender el sistema universitario conectado con la realidad productiva y empresarial, en otras palabras, insertar a la universidad en las actividades de su comunidad. Es por eso que valoramos y agradecemos el esfuerzo económico tanto del Gobierno Regional como de la Universidad, particularmente de la Vicerrectoría de Investigación y Posgrado para facilitar nuestro trabajo, puesto que este proyecto también apunta a tecnologizar el país, generar tecnología propia y superar el paradigma de exportadores de materias primas que es la única vía para superar los estadios de pobreza y  subdesarrollo que tiene nuestro país. Por lo tanto el componente valórico e innovador de este proyecto es sumamente importante ya que nos inspira para trabajar día a día y poner nuestros esfuerzos académicos y humanos”, detalla el director y complementa que “las instituciones universitarias deben construir un esquema valórico que inflame a los investigadores en las universidades porque esos cambios que se requieren no necesariamente tienen que ver con los recursos disponibles sino con las convicciones personales que cada uno tiene. Entonces este proyecto corresponde a una manera adecuada de abordar el desarrollo tecnológico del país y para eso se requiere hacer un cambio profundo respecto de cómo se trata este problema a nivel nacional, pero también es un cambio importante en las personas, nosotros los investigadores debemos asumir esa responsabilidad y privilegio sabiendo que es un proceso a largo plazo”.

Lo que la agricultura requiere

Para Claudio Fredes, subdirector del proyecto, Ingeniero Agrónomo, Magíster en Horticultura este proyecto se fundamenta en el trabajo realizado en los últimos años junto al Dr. Marco Mora en el desarrollo de la agroingeniería, específicamente lo que está relacionado con la madurez de la fruta para comenzarla a procesar. “Es un proyecto multidisciplinario donde mi rol es trabajar en la utilidad de la aplicación de este proyecto en el mundo agrícola. Soy el nexo con los productores y el mercado, ya que entiendo la problemática de la cosecha y de los indicadores de calidad. Por eso uno de los objetivos es establecer el precio justo que tiene que ver con una tendencia y los sentimientos de los propios productores, esto ayudará a establecer una relación de mayor confianza con el packing en este gran proceso que comienza en los campos y termina en diversos países. 

Hoy la frambuesa llega al packing y la persona que es el control de calidad realiza su labor de manera subjetiva con una muestra muy pequeña y no representativa, la propuesta es aumentar la rapidez y automatizarlo, para llegar al precio justo. Es importante considerar que la agricultura es un rubro que da mucho trabajo y tiene un efecto multiplicador en el campo porque mantiene grandes cantidades de gente trabajando y una ruralidad que no podemos perder”, dice Fredes.

Mundo productivo expectante

El académico señaló que la recepción del pionero proyecto ha sido muy auspiciosa. “Por un lado, desde la Universidad Católica del Maule hemos tenido su apoyo desde el principio ya que existe la esperanza que nosotros logremos nuestros objetivos puesto que este proyecto abre una línea de trabajo que tiene que ver con los objetivos más íntimos de la institución. Desde la perspectiva del Gobierno Regional también hemos sentido lo mismo. Y hay otro elemento que es el tema de los exportadores, nosotros hemos estado en ferias de productores de frambuesa y hemos mostrado esta tecnología manifestándose un interés respecto de la tecnología que estamos desarrollando. Esto se explica porque el proyecto lo formulamos al revés de lo tradicional, vale decir, primero le preguntamos a las personas que tienen el problema qué es lo que necesitaban. Por tal motivo la recepción ha sido estupenda y los productores están esperando expectantes. Creo que cuando comience a funcionar será algo muy positivo para el agro chileno”.

Sistemas de visión por computador en agricultura

Son equipamientos que utilizan cámaras invisibles y en otras longitudes de onda para inspeccionar las características superficiales y el interior de los objetos dependiendo de la tecnología de cámaras utilizadas. El objetivo es relacionar parámetros como el color la textura y la forma con parámetros de interés en la agricultura tales como la madurez el tiempo de cosecha y la calidad de fruta, entre otros.

Los SVC están constituidos principalmente de tres elementos:

  • Un cubículo o ambiente controlado de iluminación el cual está concebido para obtener imágenes sin defectos y evitar errores en el análisis de las imágenes.
  • Una cámara para adquirir imágenes.
  • Una computadora que aloja algoritmos para procesar y analizar las imágenes.

El encargado de esta área dentro del proyecto es el Dr. José Naranjo, quien es Licenciado en Física, Posgrado en Geofísica en Venezuela y Doctorado en Ciencia Tecnología Aplicada y Modelamiento Estadístico Matemático en Argentina. “Estos últimos 6 años estuve trabajando en una universidad Argentina en proyectos de investigación y hace un año me vine a Chile a trabajar el proyecto del FIC Frambuesa para los desarrollos exactos de los algoritmos y el tratamiento de imágenes”, cuenta el académico y asegura que su labor consiste en determinar la calidad de la frambuesa por medio del desarrollo de algoritmos a partir de las imágenes tomadas por el dispositivo. “Vamos a trabajar básicamente con lo que se llama segmentación que consiste en separarlas y contarlas una a una y según algunos parámetros que se van a establecer determinar las que están buenas considerando las características del color y del infrarrojo, para optimizar el mismo proceso que se hace a mano”.

Tecnología de punta

Según explica el Dr. Naranjo, el dispositivo funciona en un ambiente controlado de iluminación para poder hacer las capturas con los sensores de las cámaras de color RV y de infrarrojo cercano (NIR), ya que al combinar ambos sistemas se obtiene la información necesaria.

“En los últimos años se han desarrollado las redes neuronales convolucionales específicamente para el tratamiento de imágenes exclusivas para los diseños de segmentación. Esta tecnología se viene aplicando mucho los últimos años porque brinda una mayor rapidez y una facilidad de uso”, indica.

Estos momentos el profesional está dedicado al procesamiento de las imágenes para poder desarrollar los algoritmos (inteligencia artificial), lo que tiene que ver con un entrenamiento, enseñarle qué es cada cosa. Una vez que se logre segmentar cada fruta con cada una de sus características se clasifican, por eso se llama “machine learning”, el cual debe ser supervisado para que el modelo construido brinde la clasificación cercana al 100 %. “Primero hay que dar con un algoritmo que funcione, entrenarlo, enseñarle qué es lo que va a reconocer y una vez que él aprenda entonces se busca cómo aplicarlo, lo que es un proceso largo para saber si todo está ok porque todo es ensayo y error”, asevera y asegura, al igual que los otros investigadores, que este es un proyecto pionero y que con toda seguridad será referencial para el desarrollo del área de investigación a nivel universitario.  

Proyección a nivel nacional e internacional

Esas convicciones las han ido reforzando con el correr del tiempo porque con los análisis del mercado no solo se han dado cuenta que la Región del Maule es la principal región productora de esta fruta en Chile, sino también que existen empresas en otras regiones que tienen el mismo proceso productivo y además de eso existe un mercado internacional. “Es una tecnología que hay que tratar con mucho cuidado. Queremos pasar las barreras de la investigación aplicada hacia una investigación con sentido social lo que justifica a las universidades en Chile para que se preocupen por su comunidad. Por lo mismo nosotros visionamos esta tecnología como una alternativa de crecimiento, de desarrollo, de mejoramiento de las condiciones de vida de un grupo de personas, que en este caso son los productores de frambuesa”, indicó el Dr. Mora.

Por su parte, el subdirector, Claudio Fredes, coincidió en la gran proyección tanto en Chile como en Europa del Este. “Se mejorará la relación entre productor y exportador y también entre procesador y cliente. En el fondo viene a optimizar el packing y el proceso de cosecha para organizarla de mejor manera. Sin duda que marcará un precedente y es una buena integración de la ingeniería en el mundo del agro, ya que es adaptable para todo tipo de fruta”.

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