Según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, la acuicultura en los Estados Unidos representa una industria de 1.500 millones de dólares al año. Al igual que la agricultura terrestre, la acuicultura de mariscos requiere una producción de semillas saludable para mantener una industria sostenible. La producción de larvas de mariscos (semillas) en criaderos de acuicultura requiere un seguimiento estrecho para rastrear las tasas de mortalidad y evaluar la salud desde las primeras etapas de la vida.
Es necesaria una observación cuidadosa para informar la programación de la producción, determinar los efectos de las bacterias dañinas que ocurren naturalmente y garantizar una producción sostenible de semillas. Este es un paso esencial para los criaderos de mariscos, pero actualmente es un proceso manual que requiere mucho tiempo y es propenso a errores humanos.
Con financiación del Laboratorio de Sistemas de Agua y Alimentos Abdul Latif Jameel (J-WAFS) del MIT, MIT Sea Grant está trabajando con el profesor asociado Otto Cordero del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del MIT, el profesor Taskin Padir y el científico investigador Mark Zolotas de la Universidad Northeastern. Institute for Experiential Robotics y otros en Aquaculture Research Corporation (ARC) y Cape Cod Commercial Fishermen’s Alliance, para avanzar en la tecnología para la industria de la acuicultura. Ubicado en Cape Cod, ARC es un criadero, granja y mayorista de mariscos líder que desempeña un papel vital en el suministro de semillas de mariscos de alta calidad a los productores locales y regionales.
Dos estudiantes del MIT se han unido al esfuerzo este semestre, trabajando con Robert Vincent, subdirector de servicios de asesoramiento del MIT Sea Grant, a través del Programa de Oportunidades de Investigación de Pregrado (UROP).
El estudiante de primer año Unyime Usua y el estudiante de segundo año Santiago Borrego están utilizando imágenes de microscopía de semillas de mariscos de ARC para entrenar algoritmos de aprendizaje automático que ayudarán a automatizar el proceso de identificación y conteo. La herramienta de reconocimiento de imágenes resultante, fácil de usar, tiene como objetivo ayudar a los acuicultores a diferenciar y contar larvas de mariscos sanas, no saludables y muertas, mejorando la precisión y reduciendo el tiempo y el esfuerzo.
Vincent explica que la IA es una poderosa herramienta para las ciencias ambientales que permite a los investigadores, la industria y los administradores de recursos abordar desafíos que durante mucho tiempo han sido puntos críticos para la recopilación, el análisis, las predicciones y los procesos de optimización de datos precisos. «El apoyo financiero de programas como J-WAFS nos permite abordar estos problemas de frente», afirma.
ARC enfrenta desafíos al cuantificar manualmente las clases de larvas, un paso importante en su proceso de producción de semillas. «Cuando las larvas están en sus etapas de crecimiento, se miden y cuentan constantemente», explica Cheryl James, gerente de producción de larvas y juveniles de ARC. «Este proceso es fundamental para fomentar un crecimiento óptimo y fortalecer la población».
El desarrollo de un sistema automatizado de identificación y conteo ayudará a mejorar este paso en el proceso de producción con beneficios de tiempo y costos. «Esta no es una tarea fácil», dice Vincent, «pero con la guía del Dr. Zolotas del Instituto de Robótica Experiencial de la Universidad Northeastern y el trabajo de los estudiantes de UROP, hemos logrado avances sólidos».
El programa UROP beneficia tanto a investigadores como a estudiantes. Involucrar a los estudiantes del MIT UROP en el desarrollo de este tipo de sistemas proporciona información sobre aplicaciones de IA que tal vez no hayan considerado, brindando oportunidades para explorar, aprender y aplicarse mientras contribuyen a resolver desafíos reales.
Borrego vio este proyecto como una oportunidad para aplicar lo que había aprendido en la clase 6.390 (Introducción al aprendizaje automático) a un problema del mundo real. «Estaba empezando a formarme una idea de cómo las computadoras pueden ver imágenes y extraer información de ellas», dice. «Quería seguir explorando eso».
Usua decidió continuar con el proyecto debido a los impactos directos que podría tener en la industria. “Estoy muy interesado en ver cómo podemos utilizar el aprendizaje automático para facilitar la vida de las personas. Estamos utilizando IA para ayudar a los biólogos a facilitar este proceso de recuento e identificación”. Si bien Usua no estaba familiarizada con la acuicultura antes de comenzar este proyecto, explica: «Con solo escuchar acerca de los criaderos de los que nos habló el Dr. Vincent, fue desafortunado que no mucha gente supiera lo que está pasando y los problemas que enfrentan». estás enfrentando.”
Sólo en Cape Cod, la acuicultura representa una industria de 18 millones de dólares al año. Pero la División de Pesca Marina de Massachusetts estima que los criaderos sólo pueden satisfacer entre el 70 y el 80 por ciento de la demanda de semillas anualmente, lo que afecta a los productores y las economías locales. A través de este proyecto, los socios pretenden desarrollar tecnología que aumentará la producción de semillas, mejorará las capacidades de la industria y ayudará a comprender y mejorar el microbioma de los criaderos.
Borrego explica el desafío inicial de tener datos limitados con los que trabajar. «Al principio, tuvimos que revisar y etiquetar todos los datos, pero ese proceso me ayudó a aprender mucho». Al más puro estilo del MIT, comparte sus conclusiones del proyecto: “Intenta sacar lo mejor de lo que te dan con los datos con los que tienes que trabajar. Vas a tener que adaptarte y cambiar tus estrategias dependiendo de lo que tengas”.
Usua describe su experiencia al atravesar el proceso de investigación, comunicarse en equipo y decidir qué enfoques adoptar. “La investigación es un proceso largo y difícil, pero se puede ganar mucho porque te enseña a buscar las cosas por ti mismo y a encontrar tus propias soluciones a los problemas”.
Además de aumentar la producción de semillas y reducir la mano de obra humana requerida en el proceso de incubación, los colaboradores esperan que este proyecto contribuya al ahorro de costos y la integración de tecnología para respaldar una de las industrias más desatendidas de los Estados Unidos.
Borrego y Usua planean continuar su trabajo durante un segundo semestre con MIT Sea Grant. Borrego está interesado en aprender más sobre cómo se puede utilizar la tecnología para proteger el medio ambiente y la vida silvestre. Usua dice que espera explorar más proyectos relacionados con la acuicultura. «Parece que hay infinitas maneras de abordar estos problemas».
