XpertSea: IA que revolucionará la acuicultura de camarón

Para un sector tan importante para el Ecuador, como es la industria camaronera, es necesario tener herramientas que ayuden a dinamizarlo, producir con mejores índices de salud animal, mejorar sus estándares de producción y fomentar una comercialización justa en el mercado local y de exportación. La inteligencia artificial (AI) está transformando al mundo sin precedentes y ahora XpertSea la implementa para la industria camaronera de manera gratuita y en una aplicación para teléfono móvil fácil de utilizar.

Por: Guillaume Breton-Ménard, Gerente General XpertSea Ecuador *

La inteligencia artificial (AI) está transformando al mundo sin precedentes.

En los últimos años hemos visto su surgimiento en la acuicultura, pero a un ritmo mucho más lento que otras industrias, porque el método del cultivo del camarón sigue siendo en su mayoría el convencional.

Sin embargo, ahora la tecnología permite ir más allá, pues una aplicación en un teléfono inteligente permite al productor de camarón medir el peso, conocer la talla, hacer una alimentación adecuada, hacer una mejor clasificación de los animales e incluso identificar enfermedades y hacer la proyección de toda su producción en un solo paso, tan sólo haciendo el escaneo de una muestra del producto.

De acuerdo con un análisis presentado por la Alianza Global de Acuicultura en 2019, éste mostró que las enfermedades, los costos de producción y los precios del mercado internacional, están entre los 5 principales desafíos que enfrentan los productores de camarón alrededor del mundo.

Para estos desafíos la innovación es clave, en tal sentido, una empresa canadiense que desde el 2016 ha venido trabajando en sus laboratorios de informática en Quebec, analizó la forma de mejorar la operación acuícola por medio de la inteligencia artificial.

Materiales y métodos

Se trata de la aplicación denominada XpertSea, que el productor camaronero puede descargar de manera gratuita en su celular. Esta app fue diseñada para tecnificar al sector camaronero y facilitar la comercialización de sus cosechas.

En este ejercicio participan el productor camaronero, la empacadora y el comercializador del producto.

Los algoritmos para la creación del modelado de la aplicación con AI (Inteligencia Artificial) se comenzaron a programar en 2016.

Este modelado está directamente relacionado con la calidad y el tamaño de las muestras tomadas para la investigación que se utilizó en el diseño esta aplicación.

Por esta razón, el modelado detrás de la aplicación se construyó en torno a un conjunto de datos de referencias múltiples y precisas de imágenes de camarones Litopenaeus vannamei.

Este conjunto de datos se utilizó no sólo para diseñar el modelado de AI (Inteligencia Artificial), sino que también reserva un subconjunto para evaluar su confiabilidad y precisión en varias condiciones de medición en las tomas de muestras.

El conjunto de datos de referencia en el caso de esta aplicación consta de más de 150,000 mil imágenes registradas de camarones Litopenaeus vannamei obtenidas mediante un estricto protocolo de recopilación de datos en varios países del mundo.

Contiene imágenes de camarones en todas las condiciones posibles: etapa de crecimiento, cantidad de animales en la imagen, calidad del agua, presencia de escombros, etcétera.

Para todas estas imágenes, cada organismo fue registrado manualmente por un humano.

Además, la longitud de cada organismo se midió utilizando un método asistido por computadora con precisión a nivel de píxel, y el peso se obtuvo individualmente con una báscula de alta precisión.

Para validar la precisión de la tecnología en el campo, se realizaron más de 9,000 monitoreos, pruebas de confirmación de datos y validaciones en camaroneras de varios países del mundo como: Ecuador, Vietnam, Tailandia e Indonesia.

Estas pruebas se realizaron bajo un protocolo controlado, con una diversidad de condiciones de medición y en muestras con pesos promedio que van desde 1 hasta aproximadamente 40 gramos.

Los resultados del escaneo de las muestras fueron de un mínimo del 97% de efectividad, esto se obtuvo con la aplicación móvil y se comparó cada valor contra una báscula de alta precisión, con un nivel de confiabilidad del peso promedio.

Esta exactitud solo la brinda ésta app en todo el mundo.

Las pruebas realizadas en los estanques de cultivo alimentan el software y el modelo del programa, que a mayor cantidad de datos que se escanee con en esta app y se registren por cada estanque de cultivo, la AI (Inteligencia Artificial) mejora a su vez el desempeño de las camaroneras que utilizan el sistema.

Dejar atrás las prácticas de muestreo artesanales

Al tomar las muestras de forma artesanal, éstas no se miden con exactitud.

Figura 1. Las prácticas tradicionales como el muestreo manual y las inspecciones visuales en lugar de digitales, son los desafíos a cambiar con la tecnificación del sector.

La relación de longitud y peso no tienen en cuenta las variaciones (clasificación) individuales de cada animal.

Este proceso manual consume mucho tiempo al personal técnico de las camaroneras y es propenso a generar errores humanos, por ejemplo (1 ml de agua extra = 1 gramo), esto se refleja en la clasificación final de los camarones.

Además el muestreo de tamaño limitado produce una distribución inexacta de resultados. El proceso artesanal de muestreo da como resultado máximo un ínidice de precisión del 90%.

¿Cómo funciona el muestreo por medio de AI?

Al sacar la referencia del desempeño y efectividad de producción de los estanques de producción el camaronero busca la siguiente información: cuál es el peso promedio, la clasificación y tamaño comercial, distribución, precio por kg, peso total de toda su producción y el valor total que le van pagar por su producción.

El uso de la app y los datos generados por medio del sistema de AI (Inteligencia Artificial) se han desarrollado y entrenado por modelos de crecimiento estadístico no lineales, utilizando cientos de poblaciones de camarones que fueron monitoreados durante todo el proceso de vida del crustáceo.

Figura 2. Aplicación de programación logarítmica en el modelado de la app XpertSea y resultados estadísticos.

El levantamiento de información por parte de los técnicos autorizados por la app son los que de forma precisa y correcta automatizan la funcionalidad para la creación de este software, permitiendo también la detección de los siguientes signos clínicos de varias enfermedades que afectan al camarón: necrosis, músculo blanco, camarones rojos, antenas rotas, plenitud intestinal, branquias negras, entre otros.

Los resultados de precisión de la tecnología en las pruebas de campo realizadas con la aplicación móvil en varios países, genera una precisión de medición cuya media estimada es del 97% como mínimo.

La precisión de la aplicación permite apoyar a los productores en el uso óptimo del alimento.

Figura 3. Resultados estadísticos de la investigación de campo realizada en Ecuador, Vietnam, Tailandia e Indonesia, donde la diferencia en la clasificación afecta directamente a la economía del productor.

Al conocer la distribución de tamaño con precisión nunca antes lograda, los productores están en mejores condiciones de optimizar el uso de alimento para el rango de tamaño del camarón que realmente se encuentra en el estanque, con lo que el productor camaronero puede tomar la decisión al momento de vender el producto o esperar un poco más para llegar al índice idóneo de venta y mejorar su rentabilidad.

En combinación con la detección de anomalías de crecimiento, esta información permite al productor tomar mejores decisiones y comprender la mortalidad observada en el cultivo mientras se asegura de que sus recursos se utilicen de la mejor manera posible.

Resultados y discusión

El uso de la aplicación móvil no solo proporciona la distribución exacta del tamaño de cada muestra escaneada por la aplicación en segundos, sino también información de la salud de los animales.

En efecto, el productor puede acceder a informes de salud automatizados que demuestren, mediante las imágenes captadas por la aplicación, la presencia de síntomas asociados al desarrollo de determinadas enfermedades.

Así mismo, recibe recomendaciones sobre la mejor forma de tratar o controlar el desarrollo de los síntomas detectados.

En el manejo de la salud del animal esta app también es de mucha ayuda ya que por ejemplo, en el caso de la enfermedad de branquias negras, de acuerdo a la cantidad de muestras escaneadas que se realice por estanque y a mayor cantidad de muestras que realice el camaronero, arroja información valiosa que ayuda a la prevención y la detección de esta enfermedad, como el inicio de síntomas con branquias rojas y pleópodos rojos que más tarde se vuelven de color negro.

Con situaciones como la del ejemplo anterior la app se vuelve una herramienta de predicción segura y el camaronero tiene la información precisa para tomar la decisión de mantener el producto en el estanque, cosechar su producción, vender el camarón completo o busca el mejor precio de venta con otras presentaciones, de tal forma a mayor cantidad de muestras por estanque, mayor es la exactitud en la proyección de producción total para la venta.

Al cargar más datos en el teléfono celular y con el escaneo de las muestras, la AI (Inteligencia Artificial) mejora la producción y las condiciones para la transacción final.

La tecnología en las manos del camaronero que cuenta con una fiabilidad de información de más del 97%, es precisa y de exclusividad para cada camaronera.

Al descargar la aplicación, se ingresan los datos básicos de la empresa para poder identificar la gestión a realizar, además de indicar si el usuario es productor o comparador.

Posteriormente esa información es cotejada por el equipo técnico de XpertSea, el cual se pondrá en comunicación con el usuario para realizar una visita y capacitarlo en el uso del sistema.

En esa visita se hace entrega de una charola tecnológica fabricada con materiales que no perjudican la salud del animal y se hace una demostración del uso correcto de la app, la cantidad de muestra en la charola va de acuerdo al peso promedio del animal.

Figura 4. La aplicación detecta varios tipos de enfermedades como la de branquias negras Foto de la izq. Crédito: Natural Sciences Education.

Es decir, si es de un rango entre 2 - 5g se colocan un aproximado de 80 ejemplares, si es de 5 - 10 g se colocan 60 unidades y si es de 10 - 30g se colocan en la charola 40 camarones. Después el usuario procede al escaneo con sólo colocar el celular sobre la charola y tomar una foto para que el sistema realice la proyección del estanque.

La optimización de tiempo y de personal técnico es algo que se refleja desde el primer momento al utilizar la app ya que en comparación con los métodos convencionales, este proceso de muestreo y análisis requiere la inversión de sólo la mitad del tiempo para obtener una proyección más precisa de toda la producción.

Un dato muy importante es que para realizar el muestreo no se necesita conexión a internet, ya que conociendo previamente la ubicación de los estanques, la aplicación levanta la información y cuando tiene conexión automáticamente carga los datos registrados.

En el caso de la gestión de venta o compra sí es necesario que el smartphone esté conectado a internet para ejecutar estos procesos, ya que la aplicación está en continua actualización de información de los costos del mercado, lo cual beneficia las transacciones.

Los datos sobre el cultivo, las tallas comerciales y la producción total se pueden compartir entre productores y compradores, así sin sorpresas el productor y los compradores se aseguran con los datos precisos y confiables, reduciendo la cantidad de rechazos y conduciendo a todos los involucrados a una transacción más satisfactoria.

Figura 5. Pantallas de la aplicación y el fácil acceso a la información que proporciona para el usuario.

La experiencia de los camaroneros con el uso de la app es muy buena ya que la confianza en los datos generados de sus estanques es mayor, lo que a su vez genera una proyección de rentabilidad real versus las prácticas artesanales.

Gracias a ello todos los actores de la cadena productiva se sienten seguros al momento de vender o comprar con la aplicación a través de transacciones rápidas, eficientes y seguras, ya que detrás de la app existe un soporte comercial con la firma de un acuerdo entre las partes regulando la actividad.

El camarón ecuatoriano genera anualmente más de 3.5 mil millones de dólares en divisas siendo una de las principales industrias de este país, con una participación del 20% en la exportación de productos no petroleros.

Para un sector que le ha hecho bien al país, es necesario tener herramientas que ayuden a dinamizarlo, producir con mejores índices de salud animal, mejorar sus estándares de producción y fomentar una comercialización justa en el mercado local y de exportación.

Por eso en XpertSea queremos seguir aportando en la tecnificación de esta industria con una herramienta de proyección comercial disponible de forma gratuita, con nuestras plataformas de crecimiento y con todo nuestro conocimiento en Inteligencia Artificial Acuícola, para ayudar a que Ecuador siga produciendo el mejor camarón del mundo.

* Guillaume Breton-Ménard es Gerente General de XpertSea en Ecuador. Álvaro Antón B. - Corrector del artículo Email de contacto del autor: guillaume@xpertsea.com