Dos estudiantes de la Maestría en Ciencia de Datos y un profesor de la Escuela presentarán su artículo de investigación en el Congreso Andescon IEEE 2024 en Cusco, Perú. Su aporte: 'rovers' que identifican el tipo de suelo por donde transitan y que, en el proceso, velan por el desarrollo del sector primario nacional.
Un artículo, producto de un trabajo de grado para la Maestría en Ciencia de Datos de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, fue escogido para ser presentado durante el Congreso Andescon IEEE 2024 en Cusco, Perú, que se desarrollará del 11 al 13 de septiembre de 2024. Sus autores, los estudiantes Laura Melisa Patarroyo Godoy y Santiago Jején Salinas, contaron con el apoyo y dirección del profesor Javier Alberto Chaparro Preciado, ingeniero electrónico y doctor en ingeniería biomédica.
El evento, organizado bianualmente por el prestigioso Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos (IEEE), agrupa a múltiples profesionales y científicos para que presenten sus avanzes tecnológicos, hallazgos y demás proyectos relacionados con la disciplina.
El artículo, titulado “Machine Learning Techniques used in the Design of an Automatic Terrain Identifier for a Rover Robot”, fue seleccionado para formar parte del Congreso luego de ser aprobado en evaluación de pares. Siendo así, el paper será presentado de manera oral durante el evento por sus autores.
Javier Chaparro Preciado describió en detalle el trabajo de grado y sus resultados: por medio de las vibraciones de un robot o rover en movimiento, se puede caracterizar el tipo de suelo por donde se desplaza. Esto quiere decir que, a través de la interpretación de estímulos recibidos al moverse en estas superficies, el robot puede determinar si la superficie en que se encuentra es arena, ladrillo, asfalto, piedra o césped.
Según explicó el doctor Chaparro Preciado, el rover "recoge esas señales y las convierte en datos. Pero para poder usar esos datos, tiene que haber un paso que se llama caracterización". Esto implica extraer detalles de las señales recibidas para luego transformarlas en datos. "Entonces, en esa caracterización, usamos técnicas que se pueden agrupar en dos clasificaciones grandes: técnicas temporales y técnicas frecuenciales".
Siendo así, una vez se tienen los datos listos, se puede procecer a aplicar técnicas de inteligencia artificial. En esta misma línea, el doctor Chaparro Preciado puntualizó que "fundamentalmente nos enfocamos en técnicas de machine learning, porque son mucho más sencillas de implementar en un dispositivo pequeño; en este caso, una tarjeta electrónica, en la cual no se pueden emplear técnicas complejas como las que se pueden usar en un computador".
El profesor coautor del artículo plantea que en este punto del proceso se indaga cuál técnica es la que mejor permite, a partir de las señales, identificar automáticamente el terreno que está pisando el robot.
"El elemento clave aquí es el sensor inercial que se utilizó", plantea el doctor Chaparro Preciado. Dicho sensor IMU, denominado Nano 33 BLESense, "es un elemento que, desde la forma como vibra el robot, genera estas señales a partir de la vibración que recoge". En definitiva, esta captura, caracterización y procesamiento de datos clasifica el terreno en un grupo según el tipo de suelo.
Detrás del estudio y los esfuerzos que ha implicado esta investigación con el robot, existe una preocupación esencial y muy cercana a nuestra cotidianidad: aportar a la tecnificación y mejoramiento de la productividad del sector agrícola nacional.
"Este trabajo se desarrolló en el marco de la Maestría en Ciencia de Datos. Y una de las cosas que yo impulso en la Escuela es el tema de la investigación y la aplicación de la ingeniería hacia la solución de las problemáticas del agro colombiano", expuso el doctor Chaparro Preciado.
Según plantea el coautor del artículo, una de las problemáticas más importantes que tiene Colombia junto a varios países de la región "es la baja productividad del campo en todos los cultivos". Por este motivo, dicha problemática "se puede atender desde varias iniciativas: entre ellas, aplicar tecnología y mejorar las técnicas de cultivo" en pro de la productividad.
El investigador reconoce que alrededor del mundo se aplican tecnologías de esta índole, como es el caso de naciones como Países Bajos, Israel, Bélgica, Alemania y Francia. "¿Qué pasa en Colombia? Que se tienen unas condiciones económicas y geográficas muy diferentes a la de estos países".
"Ellos tienen apoyo del Estado y del sector privado; eso hace que se genere mucho recurso económico para impulsar proyectos", dice Chaparro Preciado, añadiendo que generalmente dichos proyectos terminan formando empresas que hacen tecnología para aplicarse en el campo y mejorarlo. "De cierta manera, ya se encuentran automatizados muchos procesos productivos. Pero en Colombia hay una realidad, y es que nosotros no tenemos ni acceso ni posibilidad de usar esa tecnología tan fácil como lo hacen allí".
En este sentido, el coautor del artículo recordó que, por lo general, en nuestro país las zonas de cultivo son montañas y laderas (a diferencia de Europa, que tienden a ser terrenos planos). Esto implica un gran reto para usar tecnología de robots que transiten los surcos de los cultivos y que ayuden, por ejemplo, a "estar vigilando constantemente la posibilidad de que falte agua, la evolución del sembradío y la probabilidad de daño del mismo" y de sus productos agrícolas, entre otros.
El doctor Chaparro Preciado resaltó el aporte fundamental de los estudiantes universitarios a la hora de buscar oportunidades de mejora en el sector primario. Después de todo, los proyectos con el rover se han desarrollado a lo largo de cinco años con varios estudiantes; los últimos representantes de este legado son, precisamente, Melisa Patarroyo y Santiago Jején. Ellos, pertenecientes al Programa de Ingeniería Electrónica, "se acercaron a mí y me preguntaron si yo tenía algún proyecto" relacionado con el análisis de datos, recordó el profesor.
Con esta inquietud inicial inició la travesía de los tres autores del artículo, que en pocos meses viajarán al vecino país de Perú a presentar sus útiles hallazgos.
"Uno de los de los retos es poder mejorar la competitividad del campo colombiano en diferentes cultivos, porque (el robot) reconoce el terreno. Y después de haber visitado a varios cultivadores de la zona cundiboyacense, surge un desafío: si se quiere tener una máquina que vaya por tierra y recorra los cultivos, el robot debe ser capaz de identificar ese sustrato y suelo por donde va", explicó Chaparro Preciado. Así las cosas, el propósito a largo plazo de los participantes del proyecto es que los cultivadores y campesinos en Colombia dispongan de máquinas automatizadas para diversos cultivos, como es el caso de los demás países ya mencionados.
Y en cuanto a la presentación del artículo en el Congreso Andescon IEEE 2024, el doctor Chaparro Preciado sugirió que esta oportunidad despierta una gran satisfacción: "Poder ir sumando a este gran propósito de tener máquinas autónomas inteligentes para el agro colombiano".
Cabe resaltar que, tal como aseguró el profesor, el elemento diferenciador que se encuentra en el trabajo de Patarroyo y Jején es que no muchas personas en Colombia y en países de la región andina se han dedicado a aplicar tecnología actual, inteligencia artificial y procesamiento de señales y datos "para integrar pequeñas soluciones y aportar granitos de arena en una solución grande, que es la automatización del campo en nuestras condiciones".
En últimas, el doctor Chaparro Preciado destacó la pasión y compromiso que los estudiantes abocaron a su trabajo de grado, y tiene la seguridad que los proyectos venideros con los rovers —con su lustro de historia previa como inspiración— seguirán fomentando la creatividad e innovación de los estudiantes de la Escuela.
