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Sistema Experto para el Diagnóstico Fitosanitario de Espárragos

1. Introducción
Actualmente el cultivo de espárrago ha convertido al Perú en el segundo país productor a nivel mundial de este vegetal. Con una producción que a partir del 2001 llegó a superar las 180,000 toneladas. Eso ha provocado evidentemente un incremento en las exigencias de los niveles de calidad en las principales empresas agricultoras y productores del espárrago. El espárrago es una hortaliza que requiere de un primordial cuidado, con la necesidad de tener zonas climáticas de 20 a 22 grados celsius de temperatura y suelo dotado de salinos. Por ello y muchos otros requerimientos necesarios para su cultivo, el Perú tiene el lugar y suelo idóneo. Actualmente la región La región Libertad es una de las principales zonas de producción, específicamente en Chao-Virú y Paiján.
El gran despliegue que las redes de comunicación como la Internet tienen en el mundo de hoy, permiten una gran disponibilidad de información apropiada para tomar decisiones. Sin embargo, en el campo de la agricultura existe una seria limitación que impide que agricultores o investigadores puedan acceder información apropiada ya que en la mayoría de casos ésta se encuentra dispersa y poco sistematizada. Por todo ello las empresas específicamente en esta región - La Libertad - están fomentando la capacitación especialmente de los agricultores, personas que trabajan de manera directa y a la cuales, las empresas como Campo Sol y otras, desean instruir para la toma de decisiones ante eventos impredecibles.


2. Análisis del Sistema Experto
2.1. Dominio del Problema
Un Sistema Experto para el diagnóstico fitosanitario de espárragos pretende resolver problemas del área de Agronomía, específicamente de la sub-área de patología vegetal.
2.2. Problemática
Las empresas actualmente quieren asumir un rol con medidas de control preventivas, más que correctivas, por el hecho de que estas aumentan los costos de producción, disminuyendo el grado de competitividad en precios con los competidores extranjeros.
Los diversos problemas fitosanitarios que afectan al cultivo de espárragos en la actividad agrícola en el Perú traen consigo muchas desventajas.
  1. No tomar en cuenta las condiciones ambientales que generan enfermedades frecuentes: Las diversas enfermedades, que atacan al espárrago ocasionan una serie de problemas, esto se debe mayormente a los elevados niveles de humedad o a temperaturas moderadamente altas, además de agua libre en superficies de las hojas.
  2. Falta de preparación para el control de plagas: Las plagas constituyen uno de los principales problemas que ejercen marcada influencia en los rendimientos de cultivos, es notable conocer los diversos factores que generan estas especies de plagas.
  3. Desconocimiento de las fortalezas y debilidades de híbridos del espárrago: Además de ellas, también esta el hecho de la introducción de nuevos híbridos para su explotación comercial sin conocer previamente su respuesta a las especies de plagas presentes.
  4. Falta de preparación para el control preventivo durante el ciclo de vida del espárrago: El manejo inadecuado del agua de riego y la fertilización deficiente, uso excesivo de pesticidas –que paradójicamente generan más plagas en ese caso--, mal uso de insecticidas que generan destrucción de la fauna benéfica –que mantienen el equilibrio de las poblaciones de plaga a modo de controladores biológicos. Además las características del suelo determinan el manejo de los nemátodos, gusanos blancos y enfermedades como la chupadera, entre otras.

3. Modelado de la Base de Conocimiento

La base de Conocimiento fue adquirida de la experiencia de un experto del área de agricultura, además de información tomada de Internet. Para poder hacer más sencilla la construcción del Sistema Experto, todo el conocimiento adquirido ha sido modelado en grafos AND-OR, los cuales facilitaron ampliamente la comprensión e interacción ente las distintas plagas y enfermedades que atacan al espárrago.

Entre las plagas que nuestra base de conocimiento contempla tenemos: Gusanos de alambre, Gusanos blancos, Miriápodos, Crioceros, Mosca del espárrago, Mosca de los sembrados, Thrips y Pulgón del espárrago, Oruga del espárrago; y entre las enfermedades tenemos: Estemfiliosis, Enfermedad de humedad del espárrago, Rizoctonia, Fusariosis, Botritis y Roya.
A continuación presentamos el grafo AND-OR de la enfermedad de la Roya y de la Botritis, implementadas para SEDFE.



4. SEDFE

SEDFE es un sistema experto cuya base de conocimiento y motor de inferencia ha sido implementada en SWI Prolog y sus intefaces de usuario son completamente hechas en Java jdk 1.5.

Se tiene que tener en cuenta que todo el trabajo de inferencias lógicas para obtener un resultado, en este caso más especíico, para obtener un diagnóstico, es realizado netamente bajo el concepto de programación lógica soportada por SWI Prolog, la cual es una herramienta de software libre. Es así como Java es usado únicamente para las GUI, la cual se encarga de recopilar los datos del usuario y enviarselas al SWI Prolog por medio de una conección previa entre ambos lenguajes. Java y SWI Prolog pueden ser conectados mediante el jpl que SWI Prolog presenta para este tipo de trabajos, lo cual permite una interacción muy robusta y con muy buenos resultados.

SEDFE consta de un test de 35 preguntas en las que se obtiene información acerca de las raíces, tallos, hojas, turiones y de la planta en general, así como también de las condiciones ambientales en las que se encuentra la plantación. El usuario esta obligado a responder las preguntas presentadas con opciones en radiobuttoms, mientras que se pueden elegir más de una respuesta de las opciones presentadas en checkbox. Al llegar al último formulario, despúes de haber completado el test de 35 preguntas, SEDFE esta listo para mostrar el diagnóstico según la información ingresada al sistema.

Es así como SEDFE mediante un proceso de inferencias puede concluir en que la plantación a la que el usuario hace referencia padece de una o más de una de las enfermedades o plagas, así como también pueda ocurrir que la información ingresada es insuficiente o que los sintomas no hacen referencia a ningún mal especificado en la base de conocimientos de SEDFE.





13 comentarios:

  1. Hola Jorge, muy bueno tu sistema experto, me gustaría verlo funcionando, felicitaciones!!!

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  2. Felicitaciones gran jorge, se ve interesante y de gran aplicación en nuestra sociedad, me gustaría ver el software, aunque doy por hecho que esta recontra chevere, felicitaciones nuevamente.

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  3. Víctor Vásquez Castro23 de julio de 2007, 13:23

    Hola hombre muy interesante esto de la detección de las enfermedades, muy relacionado con lo que hice yo, deber ser muy interesante verlo funcionando como dice un comentario por alli, buieno suerte sigue alli

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  4. Hola tengo entendido que en una versión superior a esto implementaron redes bayesianas para solucionar este mismo problema??, cuales fueron las mejoras???

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  5. Hola me gustaria si es que me podrian ayudar. Quisiera saber si alguien tiene una base de datos de enfermedades humanas, para hacer un sistema experto, de preferencia que este en SQL Server 2000. Escriban alguna respuesta a mi correo ikkaruzz@yahoo.es

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  6. ¿Qué motor de inferencia usaron?

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  7. El motor de inferencia usado es el de predicción basado en reglas y para este trabajo tomamos el que proporciona el entorno SWI Prolog, saludos.

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  8. La inferencia basada en reglas nos brinda buenos resultados, sin embargo el mantenimiento del sistema y la flexibilidad del mismo eran difíciles de mantener debido a la naturaleza misma de ese tipo de motores.

    Es por eso que en la siguiente versión del proyecto se ha elaborado un motor de inferencia basado en las redes bayesianas, motor que ha sido implementado permitiendo mayores beneficios.

    El trabajo puede ser visto AQUI

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  9. Hola Jorge,primero que todo te felicito por ese excelente trabajo de SEDFE. Soy Aida estudio Ing Sistemas y estoy haciendo mi trabajo de grado en un S.E. para el diagnostico de plagas y enfermedades en cultivos de Berenjena estoy trabajando en SWI-Prolog y java, pero realmente me encuentro super envolatada en cuanto a poner a interactuar estas dos herramintas, si me puedes colaborar explicandome o pasandome un proyecto en el cual trabajes con estas 2 herramientas asi como este te agradeceria, mi correo es alvo1988@hotmail.com, te agradezco cualquier ayudaaaa!

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  10. Hola, sobre el trabajo con swi prolog puedes revisar aqui y aqui ...si quieres trabajar con swi prolog y java debes empezar por aqui

    saludos

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  11. hola, muy buen blog, estoy trabajando con swi-prolog y necesito hacer unas graficas de barras, tendras alguna informacion de como lograr hacerlas.

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  12. Hola me gustaria que me envies por favor el trabajo completo mas el cogido te cuento que quiero realizar un sistema experto para el diagnostico mi correo es johnjar_51@hotmail.com
    saludos

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  13. Hola Jorge Felicidades por tus aportaciones, una preguntita tengo un proyecto en Swi-Prolog en entorno grafico y quisiera que se ejecute mediante un boton en java, probe la conexion con Netbeans y todo bien hasta ahi, lo que no puedo hacer es mandarle a prolog la palabra "inicio." para que se ejectute mi archivo prolog. Gracias de antemano.

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