El Grupo de Investigación en Diseño de Algoritmos y Procesamiento de Datos Multidimensionales (HDSP) de la Universidad Industrial de Santander (UIS) ha desarrollado el primer sistema óptico-computacional en Colombia y Latinoamérica, capaz de analizar, en solo cinco minutos, el contenido de carbono orgánico en suelos agrícolas.
Gracias al uso de imágenes espectrales e inteligencia artificial, esta innovadora cámara reduce drásticamente un proceso que anteriormente podía tardar más de 20 días. Además, permite estimar con precisión el porcentaje de carbono orgánico en el suelo, un componente importante para evaluar su calidad y determinar la cantidad óptima de fertilizantes necesarios para mejorar la productividad de los cultivos.
La creación de este sistema demuestra la capacidad de la UIS para desarrollar y ensamblar tecnología espectral de vanguardia en beneficio del sector agrícola. Así mismo, posiciona a Colombia como un competidor en el mercado internacional de este tipo de tecnologías.
Este proyecto también consolidó la articulación de diversas disciplinas, incluyendo electrónica, matemáticas, ciencias de la computación, química, física y diseño industrial, entre otras, para la construcción y puesta en marcha del primer modelo óptico-computacional en el país.
¿Cómo funciona?
Este novedoso sistema está compuesto por una fuente de luz que impacta la muestra y cuya reflexión es captada por el sistema espectral óptico-computacional. Allí, la luz reflejada se descompone en distintas longitudes de onda dentro del rango espectral del visible y el infrarrojo cercano. A través de este proceso, se adquiere la imagen espectral de una muestra de suelo específica, la cual es enviada a una red neuronal. Con la ayuda de un modelo de inteligencia artificial, se estima el porcentaje de carbono orgánico presente en la muestra.
Líderes en el ensamble de tecnología espectral de punta
“Es un proceso de conocimiento de alrededor de 10 años, con antecedentes en patentes y artículos científicos en los que se basa esta tecnología. Este trabajo nos posiciona como líderes en el desarrollo de estos sistemas y nos permite ser altamente competitivos. Estamos en la capacidad de crear una empresa para la producción de estos sensores inteligentes”, afirmó Henry Argüello, profesor de la Escuela de Ingeniería de Sistemas e Informática y director del grupo de investigación HDSP de la UIS.
Según los investigadores UIS, la integración entre el software y el hardware de la cámara permite convertir la variable química en una variable electromagnética que puede ser capturada y procesada en menor tiempo. Además, el equipo es flexible y transportable, lo que facilita su desplazamiento y uso en municipios para el procesamiento de muestras directamente en el campo.
“El análisis de una muestra de suelo, que normalmente toma alrededor de 20 días debido al tiempo de transporte, puede reducirse significativamente si la cámara se traslada directamente a la región. Allí, el tiempo promedio de análisis es de aproximadamente cinco minutos. Esta optimización es clave, ya que actualmente muchos campesinos prefieren no realizar ningún análisis debido a la demora, optando por estimaciones visuales en lugar de tomar decisiones basadas en datos técnicos”, explicó el profesor Henry Argüello.
El equipo de investigadores trabaja en reducir el tamaño del modelo actual
“Lo que sigue es pasar del prototipo de laboratorio a una versión más compacta, lo que permitirá aumentar sus usos. Nuestro objetivo es que pueda ser montado en un dron, lo que facilitará su desplazamiento en campo y ampliará significativamente sus aplicaciones”, señalaron los investigadores.
Este sistema fue desarrollado en articulación con el grupo de investigación GAUNAL de la Universidad Nacional de Colombia y contó con el apoyo de la comunidad de agricultores del municipio de Simacota, Santander, en especial de la Asociación de Citricultores de Simacota (ACITRISIM) y la Federación de Productores de Cítricos de Santander (Fedicitrisantander).
Aportes del Sistema General de Regalías para la ciencia y divulgación del conocimiento
El desarrollo de este proyecto fue posible gracias a la financiación de la “Convocatoria BIENAL para el fortalecimiento de capacidades institucionales y de investigación de las Instituciones de Educación Superior Públicas”, con recursos del Fondo de Ciencia, Tecnología e Innovación (FCTeI) del Sistema General de Regalías (SGR).
Además de la creación del prototipo, esta iniciativa permitió la difusión del conocimiento científico a través de la publicación de un libro, cinco artículos científicos, cinco ponencias en eventos nacionales e internacionales y la vinculación de dos jóvenes investigadores.
