Las malezas son un problema persistente en la agricultura porque compiten con los cultivos por la luz solar, el agua y los nutrientes. El desafío hoy no es simplemente “"eliminar malezas"” (los tractores y herbicidas pueden hacer eso), sino hacerlo de forma selectiva – eliminando malezas sin dañar los cultivos.

La IA y la robótica de vanguardia ahora ofrecen herramientas poderosas para esto. Mediante el uso de visión por computadora y aprendizaje automático, las máquinas agrícolas modernas pueden “"ver"” las plantas individualmente, distinguir cultivos de malezas y luego eliminar o eliminar automáticamente las malezas.

Estos sistemas prometen ahorrar mano de obra, reducir el uso de químicos y hacer la agricultura más eficiente y sostenible.

Cómo la IA identifica las malezas

El control de malezas impulsado por IA se basa en visión por computadora y aprendizaje profundo. Cámaras montadas en tractores, pulverizadores o pequeños robots capturan imágenes de las plantas, y los modelos de IA (a menudo redes neuronales convolucionales, o CNN) se entrenan para distinguir cultivos de malezas.

Por ejemplo, Carbon Robotics sube millones de imágenes etiquetadas de malezas y cultivos para entrenar una CNN especializada en encontrar malezas, que funciona en su equipo LaserWeeder completamente a bordo (sin necesidad de internet). John Deere usa de manera similar visión integrada y CNN en sus tractores autónomos y pulverizadores See & Spray para reconocer malezas en tiempo real. En entornos de investigación, modelos de IA personalizados como variantes de YOLO y transformadores de visión han alcanzado más del 90% de precisión en la detección de especies de malezas en campos.

El resultado es que los sistemas modernos de visión pueden identificar malezas con precisión a nivel de píxel. Funcionan en tiempo real mientras la máquina se desplaza.

Por ejemplo, los brazos pulverizadores See & Spray de John Deere llevan muchas cámaras y procesadores a bordo que escanean miles de pies cuadrados por segundo. Cada pequeño cuadro de cámara es analizado por aprendizaje automático para decidir “"¿cultivo o maleza?”, y si es una maleza, el sistema activa instantáneamente la boquilla de pulverización para ese punto.

En efecto, la IA convierte un tractor en un robot muy inteligente equipado para identificar incluso malezas pequeñas de 2 a 3 hojas en un campo.

Métodos de eliminación de malezas impulsados por IA

Una vez identificadas las malezas, diferentes sistemas las eliminan de distintas maneras. Los tres enfoques principales son pulverización dirigida, deshierbe mecánico, y deshierbe con láser o térmico. Todos usan visión por IA para enfocar el tratamiento solo en las malezas.

• Pulverización de precisión (pulverizadores puntuales): Estos sistemas montan cámaras en un brazo pulverizador o plataforma móvil y aplican herbicida solo en las malezas detectadas. El sistema See & Spray de John Deere, por ejemplo, usa cámaras montadas en el brazo y IA para reducir el uso de herbicidas en un 59% en promedio.
  
  El pulverizador escanea el campo a velocidades de hasta 15 mph, y cada vez que una red neuronal a bordo reconoce una maleza, activa una boquilla individual sobre esa planta. En contraste, la pulverización convencional cubre todo el campo.
  
  Las investigaciones muestran que estos robots de pulverización puntual pueden reducir el volumen de herbicidas hasta 20 veces y disminuir el uso de químicos hasta en un 95%. Ecorobotix (una empresa suiza de agrotecnología) también promociona su pulverizador de campo ultra preciso que usa software de IA para distinguir malezas de cultivos y pulverizar solo las plantas no deseadas.
  
  En la práctica, estos pulverizadores con IA han ahorrado millones de galones de químicos – John Deere reporta que su See & Spray ahorró alrededor de 8 millones de galones de herbicida en más de un millón de acres en 2024.

• Deshierbadores mecánicos: Algunos robots autónomos usan herramientas físicas en lugar de sprays. Por ejemplo, Element de Aigen (financiado por grandes empresas tecnológicas) combina cámaras e IA con una “azada” mecánica que corta las malezas desde la raíz.
  
  Mientras el robot se desplaza entre las hileras de cultivo, sus algoritmos dirigen una cuchilla afilada para cortar las malezas detectadas. Como este es un método de contacto, deja los cultivos intactos. Element funciona con energía solar/eólica y está diseñado para deshierbar continuamente sin químicos.
  
  De manera similar, startups como FarmWise y Verdant Robotics han desarrollado cultivadores guiados por IA. El robot “Sharpshooter” de Verdant, por ejemplo, usa visión por computadora para pulverizar una dosis mínima de herbicida solo en cada maleza, reduciendo el uso de insumos en ~96%. Los métodos mecánicos son especialmente prometedores para cultivos orgánicos o especializados donde el uso de herbicidas es problemático.

• Deshierbe con láser y térmico: Un método muy novedoso usa láseres de alta potencia o haces de calor para eliminar malezas. Carbon Robotics (EE.UU.) ha desarrollado el LaserWeeder G2, una máquina remolcada por tractor con múltiples láseres de 240 vatios y cámaras.
  
  Su sistema de visión (impulsado por redes neuronales) escanea las plantas y luego dispara los láseres para quemar con precisión los tejidos centrales de la maleza. Este enfoque es libre de químicos y extremadamente preciso: Carbon Robotics afirma una puntería submilimétrica y puede procesar millones de imágenes por hora.
  
  (Un sistema relacionado en Reino Unido llamado Map & Zap usa láseres guiados por IA con más del 90% de efectividad.) Otra opción térmica es el flameado; algunas máquinas usan calor dirigido para marchitar malezas.
  En todos estos sistemas láser/térmicos, la visión por IA es crítica – sin ella, el haz de alta energía dañaría todo.

Estos diferentes métodos de deshierbe también pueden combinarse. Por ejemplo, la Universidad de Guelph construyó un escáner de IA montado en tractor que mapea la densidad de malezas en campos de frijol lima.

Los agricultores pueden entonces aplicar herbicida solo en las áreas mapeadas. En el futuro podríamos ver sistemas integrados: un robot podría usar visión por IA para decidir si pulverizar, cortar o quemar una maleza según el tipo de cultivo y las condiciones.

Casos prácticos reales

La tecnología moderna de deshierbe con IA ya se usa en granjas de todo el mundo. Aquí algunos ejemplos:

• John Deere See & Spray: Este sistema líder en la industria ha sido ampliamente adoptado en la agricultura a gran escala de granos. En pruebas en 2024, los pulverizadores See & Spray trataron más de 1 millón de acres y ahorraron ~8 millones de galones de herbicida.
  
  La empresa reporta reducciones promedio de herbicida del ~59% en campos de maíz, soja y algodón. Los agricultores atribuyen ahorros dramáticos a See & Spray: un productor de Kansas dice que redujo sus costos de herbicida en dos tercios usando el sistema.
  
  Técnicamente, See & Spray usa cámaras montadas en el brazo y redes neuronales a bordo para decidir “"¿maleza o no?”. Si detecta una maleza, la máquina activa una boquilla individual, permitiendo una aplicación de precisión puntual.

• Carbon Robotics LaserWeeder: El fundador Paul Mikesell (ex ingeniero de Uber) pasó años desarrollando un deshierbador láser impulsado por IA. Su LaserWeeder G2 usa una CNN entrenada para encontrar malezas y luego las dispara con pulsos láser rápidos.
  
  El sistema funciona completamente en la máquina sin acceso a la nube. Carbon Robotics destaca la eficiencia: sus láseres pueden eliminar malezas “"tan pequeñas como la punta de un bolígrafo"” antes de que compitan con los cultivos.
  
  En la práctica, las unidades LaserWeeder (remolcadas por tractores) pueden operar día y noche y cubrir campos a gran escala. Tienen múltiples cámaras y GPUs por módulo, y operan con precisión submilimétrica.
  
  Esta precisión significa que prácticamente ningún cultivo se daña y no se requiere laboreo adicional del suelo.

• Ecorobotix ARA Sprayer: La empresa suiza Ecorobotix fabrica un pulverizador solar de alta precisión llamado ARA. Su sistema de visión “Plant-by-Plant™” usa aprendizaje profundo para detectar malezas a alta velocidad.
  
  Ecorobotix afirma una reducción de hasta 95% en el uso de químicos porque apunta solo a las malezas. Las pruebas muestran que la IA puede identificar especies de malezas con precisión subcentimétrica mientras la máquina se mueve, tomando decisiones en ~250 milisegundos por planta.
  
  La empresa lo comercializa para vegetales de alto valor y cultivos especializados donde ahorrar químicos y mano de obra es crucial.

• Verdant Robotics – Sharpshooter: Una startup llamada Verdant Robotics creó el Sharpshooter, un robot que usa visión por computadora para detectar malezas y luego aplica una pequeña pulverización en cada una.
  
  En pruebas, Verdant reportó que Sharpshooter pudo reducir el uso de herbicidas en un 96% y bajar los costos de deshierbe en más del 50% comparado con métodos tradicionales.
  
  Este es otro ejemplo de tecnología de pulverización puntual habilitada por IA, donde el sistema de visión hace el trabajo de todo un equipo de pulverizadores.

• Robot explorador de malezas de la Universidad de Guelph: Investigadores liderados por el Dr. Medhat Moussa desarrollaron un sistema prototipo para granjas orgánicas de frijol lima. Un equipo de cámaras con IA montado en un tractor escanea el campo y produce un mapa de densidad de malezas de, por ejemplo, la verdolaga.
  
  Los algoritmos unen muchas imágenes, distinguiendo frijoles lima de malezas, para que el agricultor sepa exactamente qué áreas del campo necesitan atención.
  
  Este enfoque complementa la exploración manual: ahorra tiempo, reduce áreas no detectadas y guía la aplicación precisa de herbicidas. La imagen a continuación muestra su máquina autónoma en el campo.

• Otras innovaciones: Aigen (EE.UU.) está desarrollando un robot totalmente autónomo con ruedas, llamado Element, que patrulla campos, usa energía solar y arranca malezas físicamente con cuchillas guiadas por cámara.
  
  FarmWise (EE.UU.) ha creado los robots Vulcan y Titan que usan procesos de aprendizaje automático patentados para identificar y eliminar mecánicamente malezas entre hileras en cultivos de hortalizas.
  
  La extensión de Penn State y otros reportan sobre “cultivadores inteligentes” remolcados por tractor (Robovator de VisionWeeding, Robocrop de Garford) que usan visión por máquina para dirigir herramientas de cultivo con precisión.
  
  Incluso drones aéreos equipados con cámaras multiespectrales y algoritmos de IA pueden detectar parches de malezas desde arriba, ayudando a planificar tratamientos.
  
  En resumen, ya sea una gran granja o una parcela pequeña especializada, los deshierbadores con IA están surgiendo en muchas formas.

Beneficios: eficiencia, rentabilidad y sostenibilidad

El control de malezas con IA ofrece ventajas claras:

• Ahorros drásticos en químicos: Al pulverizar solo las malezas, estos sistemas reducen drásticamente el volumen de herbicidas. Por ejemplo, John Deere reporta millones de galones ahorrados – aproximadamente 12 piscinas olímpicas en solo 1 millón de acres.
  
  Los estudios encuentran ahorros promedio del 60–76% en el uso de herbicidas en campos de prueba. Menor uso de químicos beneficia tanto la economía del agricultor como el medio ambiente.

• Mayores rendimientos y salud del cultivo: Eliminar malezas más temprano y de forma más completa ayuda a que los cultivos prosperen. Los sistemas de IA pueden eliminar malezas pequeñas que los humanos podrían pasar por alto, antes de que roben recursos.
  
  Los agricultores que usan deshierbadores con IA suelen reportar cultivos más saludables, uniformes y con rendimientos de mejor calidad. Como la IA elimina malezas justo en el “punto de crecimiento”, también reduce la presión futura de semillas de malezas en los campos.

• Ahorro de mano de obra y tiempo: El deshierbe tradicionalmente requiere mucha mano de obra (a mano o conduciendo el tractor con cuidado). Los robots con IA realizan esta labor automáticamente, liberando tiempo para las personas.
  
  Por ejemplo, los robots de precisión reducen la necesidad de deshierbadores manuales hasta en un 37% en condiciones difíciles de cultivos en hileras. Un agricultor dijo que usar See & Spray permitió que incluso un operador novato igualara el rendimiento de un conductor experto de cosechadora, gracias a la asistencia de IA.

• Beneficios ambientales y de seguridad: Menos herbicida significa menos escurrimiento hacia el agua y el suelo. Las técnicas dirigidas también implican menos pasadas sobre los campos (reduciendo el consumo de combustible) y en muchos casos no requieren laboreo (previniendo la erosión del suelo).
  
  La consultora McKinsey señala un “triple beneficio” para esta automatización: mayor productividad, mejor seguridad en la granja (menos personas manejando químicos) y avances hacia metas de sostenibilidad.

• Eficiencia en costos: Todo esto se traduce en ahorros. Además de la reducción en herbicidas, los agricultores ahorran en tiempo de equipo y mano de obra contratada.
  
  John Deere y sus socios han encontrado que aunque los pulverizadores de precisión cuestan más inicialmente, el retorno de inversión puede darse en solo 1–3 años gracias al ahorro en insumos. Muchos productores en pruebas redujeron sus costos de control de malezas por acre a la mitad o más al usar completamente el sistema de IA.

Desafíos y adopción

A pesar de las promesas, el deshierbe con IA aún es nuevo y no es todavía generalizado. A principios de 2024, solo alrededor del 27% de las granjas en EE.UU. usan alguna tecnología de agricultura de precisión para tareas como el control de malezas.

Las barreras incluyen el alto costo del equipo, la necesidad de conocimientos especializados y preocupaciones sobre la propiedad y confiabilidad de los datos. Algunos agricultores también temen la complejidad tecnológica o tienen campos con malezas que se parecen demasiado a los cultivos para una clasificación fácil basada en visión.

Por ejemplo, un agricultor en Dakota del Norte admitió que era escéptico sobre See & Spray, pero después de usarlo se convirtió en creyente porque resultó fácil y efectivo.

Sin embargo, los expertos de la industria esperan un crecimiento rápido. El aumento de precios de insumos (fertilizantes, herbicidas, mano de obra) y las presiones ambientales están impulsando a más agricultores hacia métodos de precisión.

Grandes fabricantes de equipos agrícolas como Deere están lanzando “kits de autonomía” y promoviendo las capacidades de IA, mientras nuevas startups atraen grandes inversores agrícolas.

El software también se está volviendo más fácil de usar – algunos agricultores incluso experimentan con herramientas de IA generativa (como ChatGPT) para ayudar a planificar operaciones de campo y análisis de datos.

Con el tiempo, a medida que los costos bajen y las interfaces mejoren, las herramientas de control de malezas con IA deberían extenderse desde grandes granjas hasta medianas y pequeños productores.

Perspectivas para el futuro

La gestión de malezas impulsada por IA aún está en evolución, pero las tendencias son claras: máquinas más inteligentes manejarán cada vez más las tareas rutinarias de deshierbe.

Los sistemas futuros podrían combinar modos de detección (cámaras RGB, imágenes multiespectrales, incluso sensores de olor de plantas) y decidir dinámicamente si pulverizar, cortar o quemar cada maleza.

Probablemente se integrarán con herramientas de GPS y mapeo agrícola, para que las decisiones se registren y aprendan para la próxima vez.

Como dijo un experto, los agricultores quieren “una herramienta que lo haga todo” – la IA avanza hacia esa visión al dar a las máquinas la flexibilidad para resolver problemas en el momento en el campo.

De manera crucial, estas soluciones de IA se alinean con las necesidades globales de una agricultura sostenible. Consumidores y reguladores exigen cada vez más menores residuos químicos y prácticas agrícolas ecológicas.

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Al reducir el uso de herbicidas entre un 80 y 95% en algunos casos, los deshierbadores con IA apoyan directamente esos objetivos. También ayudan a las granjas a adaptarse a la escasez de mano de obra y al estrés climático.

En resumen, la detección y eliminación de malezas controlada por IA está emergiendo como una tecnología revolucionaria en la agricultura – una que promete hacer la agricultura más limpia, segura y productiva para el futuro.