Tecnología avanzada para la acuicultura | Noticias del MIT

Según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, la acuicultura representa una industria de 1.500 millones de dólares anuales en los Estados Unidos. Al igual que la agricultura terrestre, la acuicultura de mariscos requiere una producción de semillas saludable para ser una industria sostenible. La producción de larvas (semillas) de mariscos en criaderos de acuicultura requiere un seguimiento estrecho para rastrear las tasas de mortalidad y evaluar el estado de salud desde las primeras etapas de vida.

Se requiere una observación cuidadosa para influir en la planificación de la producción, determinar el impacto de las bacterias dañinas que se producen 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 del Instituto de la Universidad Northeastern. 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. Con sede en Cape Cod, ARC es un criadero, granja y mayorista de mariscos líder que desempeña un papel importante en el suministro de semillas de mariscos de alta calidad a los productores locales y regionales.

Dos estudiantes del MIT se unieron a la iniciativa este semestre, trabajando con Robert Vincent, director asociado de servicios de extensión del MIT Sea Grant, como parte del Programa de Oportunidades de Investigación para Pregrado (UROP).

La estudiante de primer año Unyime Usua y el estudiante de segundo año Santiago Borrego utilizan imágenes de microscopía de semillas de mariscos de ARC para entrenar algoritmos de aprendizaje automático que ayudan a automatizar el proceso de identificación y conteo. La herramienta de reconocimiento de imágenes resultante, fácil de usar, está diseñada para ayudar a los acuicultores a distinguir y contar larvas de mariscos sanas, enfermas 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 un obstáculo para la recopilación, el análisis, la previsión y los procesos de racionalización de datos precisos. "El apoyo financiero a través 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 el proceso de producción de semillas. "Cuando las larvas están en la etapa de crecimiento, su tamaño se mide y cuenta constantemente", explica Cheryl James, jefa de producción de larvas y juveniles en ARC. "Este proceso es fundamental para promover un crecimiento óptimo y fortalecer a la población".

El desarrollo de un sistema automatizado de identificación y conteo ayudará a mejorar este paso en el proceso de producción con ventajas 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 aplicar mientras ayuda a resolver desafíos del mundo real.

Borrego vio este proyecto como una oportunidad para aplicar lo que aprendió en la Clase 6.390 (Introducción al aprendizaje automático) a un problema del mundo real. "Empecé a imaginar cómo las computadoras podrían ver imágenes y extraer información de ellas", dice. "Quería explorar eso más a fondo".

Usua decidió seguir adelante con el proyecto porque podría tener un impacto directo 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 simplificar este proceso de recuento e identificación". Aunque Usua no estaba familiarizada con la acuicultura antes de comenzar este proyecto, explica: "Cuando me enteré de los criaderos que el Dr. Como nos dijo Vincent, fue una lástima que no mucha gente supiera lo que estaba pasando y los problemas que estaban teniendo nuevamente en la puerta”.

Sólo en Cape Cod, la acuicultura cuesta 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 las necesidades de semillas anualmente, lo que afecta a los productores locales y a la economía. Con este proyecto, los socios pretenden desarrollar tecnologías que aumenten la producción de semillas, mejoren la capacidad de la industria y ayuden a comprender y mejorar el microbioma de los criaderos.

Borrego explica el desafío inicial de trabajar con datos limitados. "Al principio tuvimos que revisar y etiquetar todos los datos, pero este proceso me ayudó a aprender mucho, al más puro estilo del MIT, comparte lo aprendido del proyecto: "Intenta trabajar con los datos con los que tienes que trabajar". "Para aprovechar al máximo lo que te dan." Tienes que adaptarte y cambiar tus estrategias dependiendo de lo que tienes".

Usua describe sus experiencias durante el proceso de investigación, la comunicación dentro del equipo y la decisión de qué enfoques adoptar. "La investigación es un proceso largo y difícil, pero se puede ganar mucho si se aprende a buscar las cosas uno mismo y a encontrar sus propias soluciones a los problemas".

Además de aumentar la producción de semillas y reducir la mano de obra humana en el proceso de eclosión, el personal espera 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 con MIT Sea Grant durante un segundo semestre. 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".