0x AP-MAR.IA

La Mirada:

 La erosión de suelo y la destrucción de la biodiversidad en el mundo son problemas más allá del ciclo de CO2. Estos factores tiene un impacto masivo en la habilidad y resistencia de la producción de alimentos que tomara siglos para regenerar cada centímetro perdido. Afectando a cientos de millones de pequeños agricultores que depende de su cosecha para sobrevivir. El periodo de la revolución industrial introdujo una prosperidad inimaginable a miles de millones de personas, después de un incremento masivo en la productividad alimenticia a nivel global. Ahora la democratización de conocimiento creara puertas nunca antes visto en la soberanía intelectual, pero no antes de una evolución agroecológica. Juntos, creemos posible iniciar ese camino. 

 Una sola realización profunda, que los pueblos ancestrales eran sabios, nos ha dado el impulso de empezar desde ya el desarrollo integral de soluciones que ponen en marcha mejores caminos para la sostenibilidad de la civilización humana. Enfocando en soluciones basados en la naturaleza nuestra misión es hacer llegar las nuevas herramientas para el próximo siglo de la agricultura. De volver a conocimientos ancestrales que van hace la continuidad de la vida con la mirada fija al horizonte de múltiples generaciones. Inventos como la TerraPreta de la Amazonia, sistemas de polyculturas como las tres hermanas (Milpa, Frijol, Calabaza), bosques enormes de comida gratuito (Nuez Brasileño), los miles de especies de papa para todo clima y suelo son pocos reconocidos pero han sostenido a miles de millones de personas alrededor del mundo. Como es posible que ahora nuestra solución "moderna" es cortar plenamente bosques centenarios, prendiendo un infierno vivo solo para arrazar ecosistemas completos con químicos casi permanentes y altamente tóxicos? Acaso nos olvidamos de mañana estando perdidos? 

 Nuestra misión es crear la primera red de inteligencia agroecológica abierto, modular y interoperable. De tomar el paso de realmente hacer las cosas viables para todos promoviendo la autonomía, accesibilidad y autogestión en vez de crear jardines cerrados queremos sembrar un bosque que no veremos los frutos de siglos después. Por eso creemos que estas soluciones de raíz natural basado en ecosistemas en mano con la tecnología moderno de producción, no consumo, son una llave clave para establecer la simbiosis más allá de un simple factor o túnel de visión limitado. Un espacio sin fronteras, como la misma naturaleza, de colaboración continuo sobre protocolos abierto y transparentes con incentivos justos para recrear un hilo que conecta el norte de Alaska al sur de la Patagonia. Con la esperanza de que los abuelos y abuelas del norte vuelven a compartir la misma tierra con los del sur, siendo este el legado milenario. 

 Esta red de información es enfoca en ser fácil de usar para muchísimas personas gracias al agronomo digital "MAR.IA", siendo especializado en practicas regenerativas de permacultura y agroforesteria sintropica. Mediante Whatsapp o Telegram personas de distintas perfiles socioeconómicos ahora pueden conocer, entender, planear y comunicar directo con su campo en voz, mensaje o imagen para contar con ese apoyo continuo como nunca antes visto. Todo en lenguaje natural sin dashboards complicados, hojas de excel con virus o dependiente de una visita técnica cada 2 o 3 años si tienen suerte y plata. Se vislumbra poder abstracciónar todo la tecnología moderno regresando a lo que más nos gusta hacer, hablar y hacer. Ahora gracias a múltiples sectores convergentes se puede plasmar prototipos como este, aun que sean ideas lejanas, para empezar el camino largo hace un futuro donde la comunicación es bilateral y lleno de alegría de reconocer la intrínseco, complejidad sutil y la escala de la inteligencia planetaria.

Objetivo:

Crear una opción alternativa de asistencia técnica para el campo en tiempo real con lenguaje natural, así logrando la implementación efectiva de practicas regenerativas en agricultura con su manejo integrado de plagas automatizado. Sin depender de la habilidad de lectura o técnica del campesino, de bajo costo, accesibilidad amplia y incentivos transparentes enfocado en el agricultor y la salud de los servicios ecosistemicos a largo plazo. Este se plasma realizar con la fusión de datos multimodales del espacio, tierra y agua por medio de un lente permacultural en raíz con tradiciones ancestrales para llevar la autonomía y productividad de regreso a la primera milla de la civilización. De volver a valorar la semilla, no por plata, más bien por vida.

Equipo:

Somo una pareja de potencia viviendo en el altiplano Maya de Guatemala. Un lugar donde la comunidad, las practicas ancestrales y la presencia continuo de los grandes volcanes nos ha inspirado para llevar esta idea a realidad. Nos motiva esta hackathon para destacar nuestro compromiso hace el desarrollo abierto y comunidad colaborativa :)

• Lilli D. - Maestría en psicología criminal y forense de la Universidad de Gronigen y experta en interacciones humano-tecnológico. Actualmente trabaja como líder de un equipo en el desarrollo de tecnologías LLM para la empresa más innovador del sector. Ella nació en Austria y reside en Guatemala.
• David D. - Ex-Ingeniero de Google con una carrera mixta entre la naturaleza, negocios y tecnología opensource. Se dedica al desarrollo de hardware de campo para la adquisición precisa de datos multidimensionales en su propia startup. Es originario del pueblo Xinca de Guatemala, donde actualmente vive.

Un cambio drástico en mi vida, fue al escuchar a Carl Sagan hablar del cosmos, en especifico su lección sobre la imagen del Voyager 1 del ese marbol azul suspendido en un rayo envuelto en por oscuridad eterna. La meta personal que tengo es simplemente sembrar un árbol en la luna.

Misión:

Durante este hackathon el objetivo es implementar desde 0 la idea de MAR.IA usando solamente información de Copernicus. Las lineas de desarrollo son: 

1. 1. Clasificación y segmentación automático de tierras y cultivos.
2. 2. Traceabilidad para metas de cero deforestación (EUDR).
3. 3. Creación de un modelo IA con técnicas de "Fine Tuning".
4. 4. Implementación de un prototipo de estas funciones por Telegram.

Esperamos que de esta iniciativa se puede lograr avances que benefician a muchas personas en áreas desconectadas con la necesidad de este tipo de apoyo técnico en sistemas SIG y agricultura regenerativa. A este ende la "misión bono" es empacar esto a un sistema offline con menos de 50 watts de consumo, que solo necesitaría conexión para adquirir información de Copernicus cada 10-15 días para funcionar. 

Si logramos ganar, queremos utilizar estos fondos para donar una maquina y sistema solar completa con MAR.IA a una comunidad rural Maya Q'eqchi' de Petén, Guatemala, donde más de 80 familias sobreviven y protegen 3,000+ ha de jungla con varios nacimientos de ríos y cuevas arqueológicos importantes. Por huir del conflicto interno armado de los 70's se han visto en mucha desventaja teniendo que iniciar desde 0 en un lugar salvaje. Esperamos que esto ayuda para la educación asistida y fomentar la curiosidad en los niños; junto a ayudar a sus padres gastar menos en agroquímicos, cortar menos bosque por necesidad de alimentación y recibir la capacitación y apoyo técnico que han pedido por años. 

Creemos que justo ahí, en esos lugares, es donde más puede ayudar la tecnología en respeto y armonía con la naturaleza para mejorar la vida de múltiples generaciones! Siendo un tema desafortunadamente común en toda latinoamericano se espera que la diseñar parar este caso de uso múltiples pueblos originarios y iniciativas remotas podrán aprovechar libremente.

Tecnología 

SE USO PRINCIPALMENTE SOFTWARE OPENSOURCE. CON MENOS DE $800 EN HARDWARE.

En el margen de la hackathon se intento desarrollar solamente la aplicación web y LLMs propios con sus procesos de uso y el empaque para su función 100% offline para uso en energía solar. No se hizo trabajo en los sensores anteriormente mostrado, que eso es el proyecto de hardware que ya llevamos en marcha desde hace 18 meses para rellenar el vació de medición de parámetros en-situ con sensores de alta calidad siendo a futuro opensource.

El proceso de uso del sistema se define en crear un polígono de análisis y observación a escala que toma en cuenta la área del cultivo principal de la comunidad usando imágenes de Copernicus para su efectividad a escala. Este pasa por un proceso automático de estudio historial de clima y uso para después ser segmentado en zonas de interés y enfoque, esta vez usando imágenes de alta resolución. Con estas zonas más definidas se realiza un proceso con el LLM, este conectado a un base de datos de vectores creado sobre cientos de miles de paginas de estudios agroecológicos, libros de tradición y otros recursos de importancia cultural y geográfica. El LLM analiza el imagen RGB de la zona, generando un texto de recomendaciones para crear un PDF y mandar lo al usuario por las opciones de interfaz. El usuario ve este documento teniendo la oportunidad de dialoga sobre este con el LLM en voz y texto para contar con la participación y retro-alimentación comunitaria.  Sabiendo que el modelo se basa en una plataforma solida de alta calidad se puede combatir la alucinación junto a siempre tener por lo menos un humano dentro del ciclo y como mecanismo de decisión final.

Al decidir un área de interés llegando a un plan general el usuario hace una visita de campo para recolectar información más precisa usando cual quiere drone a la mano, sin app externo o accesorios carisimos, junto a otros posibles sensores para captar imagenes aereos de alta resolución a nivel de centímetros por pixel y medir directamente el ambiente. Esta data se trae de nuevo al sistema MAR.IA, reiniciando el proceso con esta nueva data para finalizar en un plan para cultivos y mejoras de ambiente con enfoque en la adaptación basado en ecosistemas. Así cual quiere comunidad o individuo puede pasar por un proceso altamente valioso y complejo estando asistido por en medio experto en el tema siempre presento con incentivos aliñados.

Para este demo se utilizo:

1. 1. Data de las bandas 2, 3, 4 del Sentinel 2A/2B para la imagen RGB en formato GeoTIFF por su resolución espacial de 10m y procesado por una instancia backend de QGIS para una observación inicial. Por temas de que QGIS en si ya es hiper-potente con contribuciones comunitarios en muchísimos segmentos se dejo el trabajo del monitoreo continuo y alerta automático con imágenes de Copernicus para enfocar en innovar nuevos procesos. Se uso estos GeoTIFFs como fondo de contraste para los compuestos aéreos de abajo. 
2. 2. Al querer más resolución sin gastar mucho, se volo un DJI Mavic Air 1 del 2018 en 3 terrenos (2 granjas mixtas, 1 jardín botánico) cubriendo más de 7 hectáreas, volando manualmente sin aplicación tercero, para obtener los imágenes aéreo con un GSM de 2cm-2.6cm. Después de calificar estos 3 sets de casi 400 imágenes de 12MP se procesaron por lotes en una instancia local de WebODM para crear los compuestos y pasar los análisis de NDVI, NDWI, OSAVI, VARI, LAI & Temperatura Superficial en Celsio, junto a convertir el "point-cloud" a modelos de DTM & DSM desde 2.5cm de resolución topográfica & su modelo 3D del terreno completo en formato OBJ. Esto trabajo realizado se refleja en el paso de "visita de campo" en la esquema técnica del sistema propuesto.

1. 3. La programación se hizo principalmente en una maquina local, en Jupyter Notebook con Python 3.13 dentro de Google Collab para acceder gratis a un GPU "T4" con 15GB de RAM para correr los procesos pesados de análisis y segmentación. En paralelo se realizo pruebas en puro CPU con un procesador Ryzen 5840U con 24GB de RAM, pero este se volvió tedioso sin un GPU potente. Fue interesante saber que aun con el T4 me vi forzado utilizar los modelos más pequeños por errores CUDA-OOM. La mayoría del tiempo fue invertido en crear scripts de Python y BASH para interconectar los diferentes módulos.
2. 4. El interfaz es un simple webapp tipo "SPA" en NextJS 14 & NodeJS 18 en Typescript con Supabase y Docker de fondo. Por falta de tiempo no se logro hacer este en un "Progressive Web App" (PWA) para utilizar nativamente en todas la plataformas (Android, iOS, PC, Mac, SmartTV, etc) sin pasar por el appstore. Se uso WhiteboxTools y Leafmap para visualizar la data en el Jupyter notebook. 
3. 5. En lo poco que hicimos para traceabilidad fue jugar con un contrato ERC-1155 viendo el testnet de Celo, un blockchain negativo en carbono y enfocando al usuario móvil. Al final no fue más que publicar localmente en Ganache y mintear un "SFT" con las coordenadas, GeoTIFF segmentado, junto a los análisis geoespaciales sobre el polígono en un PDF con protección de contraseña sobre IPFS. Se uso VIM para modificar la base OpenZeppelin-v5 y se implemento el contrato directo en el CLI de Ubuntu 22.04 con Hardhat 2.22.
4. 6. Se dejo a un lado el finetuning de los modelos LLM con su estructura RAG, la implementación de estas funciones en Telegram y Whatsapp y en general el tejido entre los diferentes subsistemas. Se testio con sistemas nacionales de SMS con Twilio, pero al estar limitado solamente al texto tamaño de un tweet se volvió complicado y costoso tener interacciones multimodales en tiempo real. Por el momento el demo mostrado esta funcionando en segmentos de subsistemas separado, que al final el trabajo requerido es inmenso y va requerir seguir después del hackathon siendo solo el inicio!!

Mercado y Escalabilidad

Se espera distribuir todo este sistema en una solo aplicación que no requiere instalación pero con opción de funcionamiento offline sin ninguna suscripción.  Que nada escala mejor que algo altamente útil, fácil de usar, rápido para obtener y gratuito perpetuamente. Ojo, que esta ultima significa la responsabilidad completa del usuario para mantener y usar el sistema. Para otros que quieren todo servido en la mano por cual quiere razón se ofrece un servicio tipo SaaS con la caja puesta en el mercado "B2B" siendo el objetivo de mejorar la producción de sus usuarios. 

Reconocemos que no podemos, ni queremos, conquistar el mundo con el nuevo Bayer o Syngenta y que la decentralización junto a la necesidad de infraestructura publica en el segmento tecnológico es necesario para la prosperidad de todos. Con esto en mente creemos mucho en la ciencia abierta y el código libre, así que nos hemos puesto la finalidad de hacer posible que este código se sube a Github con licencia aGPLv3 al finalizar esta hackathon para impulsar el desarrollo general. Esto es a reconocimiento de todos que hicieron posible implementar esta increíble set de tecnologías que cambiara el mundo, realmente nos paramos sobre el hombro de muchos gigantes y genios! 

Esto es posible gracias a que nuestro plan de negocios, que incluye el hardware y productos alternativas a la agroquímica nos deja un espacio diversificado de múltiples fuentes de ingresos. Igual, si fracasamos no se pierde todo, con la espera que si pasara esta situación alguien más en alguna esquina del mundo en algún otro momento podrá continuar, sin empezar desde cero. Los pirámides y monumentos del mundo no fueron creados por una sola persona o grupo, tampoco creo que llegaremos lejos como civilización si no se empieza a construir en conjunto!

Anexo:

Se adjunta unas imágenes de contexto del estado general de nuestro planeta, los problemas enfrentados, la solución propuesta y el segmento de mercado.

Nuestro objetivo con eso es respetar el tiempo de los calificadores y participantes. Gracias por leer y comprender las dificultades técnicas! Agradecemos esta oportunidad de haber participado y de segura seguiremos en la lucha irrespectivo a los resultados. Arriba América Latina!!!