PROYECTO

SISTEMA EXPERTO EN LA DETECCION DE PLAGAS EN LOS SEMBRIOS DE CACAO EN

EL DISTRITO DE IRAZOLA (SIEXCA V2.0)

García V., Víctor R.

E-Mail: vrgarciaventura@gmail.com

Link del sistema : http://www.youtube.com/watch?v=1gjt2aWfNx0&feature=youtu.be

TABLA DE CONTENIDO DE SIEXCA

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 1

CAPITULO I: EL PROBLEMA DE INVESTIGACION .......................................................... 2

1.1. Descripción del Problema ......................................................................................... 2

1.2. Formulación del Problema ........................................................................................ 2

1.2.1. Problema General .............................................................................................. 2

1.2.2. Problemas Específicos ...................................................................................... 2

1.3. Objetivos de la Investigación .................................................................................... 3

1.3.1. Objetivo General ................................................................................................. 3

1.3.2. Objetivos Específicos ......................................................................................... 3

1.4. Hipótesis ...................................................................................................................... 4

1.4.1. Hipótesis General .................................................................................................... 4

1.4.2. Hipótesis Específica ........................................................................................... 4

1.4. Justificación del Estudio ............................................................................................ 4

1.5.1. Modelado del Problema .......................................................................................... 5

1.4.2. Paradigma Utilizado ........................................................................................... 6

1.4.3. Modelado del Sistema Experto ........................................................................ 7

1.5.4. Conceptos Generales ...................................................................................... 12

1.6. Viabilidad ................................................................................................................... 18

1.6.1. Viabilidad técnica .............................................................................................. 18

1.6.2. Viabilidad económica ....................................................................................... 18

1.6.3. Viabilidad operativa .......................................................................................... 18

Referencias bibliográficas ................................................................................................... 19

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Diagrama de Bloques de un sistema Experto .................................... 6

Figura 2: Modelado de componentes del sistema experto ................................ 7

Figura 3: Modelado de Atributos del Sistema Experto ...................................... 8

Figura 4: Estructura de tareas del sistema experto ........................................... 8

Figura 5: Modelo Inferencial .............................................................................. 9

Figura 7: Árbol de decisión de SiExCa ............................................................ 11

Figura 8: Árbol de Cacao................................................................................. 12

Figura 9: Chinches del cacao .......................................................................... 13

Figura 10: Cochinillas ...................................................................................... 14

Figura 11: Salivazo .......................................................................................... 14

Figura 12: Xyleborus sp .................................................................................. 15

Figura 13: Phylopaga sp ................................................................................. 16

Figura 14: Pulgones ........................................................................................ 17

Figura 15: Hormigas Arrieras .......................................................................... 17

1

INTRODUCCIÓN

Los sistemas expertos (SSEE) es uno de los campos en que se divide la

Inteligencia Artificial, han levantado en los últimos años un gran interés por su

aplicación a problemas científicos, técnicos y comerciales.

Existen varios tipos de sistemas expertos, nosotros desarrollamos un sistema

experto de control. Estos sistemas expertos participan en la realización de

las tareas de interpretación y diagnóstico de forma secuencial. Con ello se

consigue conducir o guiar un proceso. Los sistemas de control son complejos

debido al número de funciones que deben manejar y el gran número de

factores que deben considerar; esta complejidad creciente es otra de las

razones que apuntan al uso del conocimiento, y por tanto de los SE.

Ahora bien, el sistema experto desarrollado realiza las tareas implicadas en el

cultivo de cacao, como son el diagnóstico de plagas y su tratamiento.

2

CAPITULO I: EL PROBLEMA DE INVESTIGACION

1.1. Descripción del Problema

El distrito de IRAZOLA, cuenta con proyectos de gran envergadura con

lo que respecta a la producción del cacao, este distrito produce más de

mil toneladas de cacao anualmente, toda esta producción se rige a

través de un mantenimiento exhaustivo totalmente controlado por

personal sumamente capacitado, permitiendo dar trabajo a los

agricultores, pero como todo producto tienen sus principales

debilidades como son: las plagas entre estos tenemos los hongos,

gusanos, larvas, etc. hacen que anualmente existan perdidas

económicas y productivas muchas veces es imposible contrarrestarla,

debido a este principal problema nosotros como estudiantes nos

vemos en la obligación de usar las tecnologías de información como

herramientas que permitan mejorar el tratamiento y contrarrestar

estas principales plagas que afectan a los cultivos de cacao.

1.2. Formulación del Problema

1.2.1. Problema General

¿De qué manera un Sistema Experto mejorará la detección de

plagas en los sembríos de cacao en el distrito de Irazola?

1.2.2. Problemas Específicos

1. ¿De qué manera se identificará las principales plagas en los

sembríos de cacao que influyen en el proceso de detección

con el sistema experto en el distrito de Irazola?

3

2. ¿De qué manera el diseño de un sistema experto asegurará

un correcto diagnostico en la detección de plagas en los

sembríos de cacao en el distrito de Irazola?

3. ¿Cuál es el grado de correlación entre la detección de plagas

en los sembríos de cacao y el sistema experto en el distrito

de Irazola?

1.3. Objetivos de la Investigación

1.3.1. Objetivo General

Determinar de qué manera el sistema experto mejorará la

detección de plagas en los sembríos de cacao en el distrito

de Irazola.

1.3.2. Objetivos Específicos

1- Identificar las principales plagas en los sembríos de cacao

que influyen en el proceso de detección con el sistema

experto en el distrito de Irazola.

2- Diseñar un sistema experto que asegure un correcto

diagnostico en la detección de plagas en los sembríos de

cacao en el distrito de Irazola.

3- Calcular el grado de correlación entre la detección de

plagas en los sembríos de cacao y el sistema experto en el

distrito de Irazola.

4

1.4. Hipótesis

1.4.1. Hipótesis General

“El sistema Experto mejora la detección de plagas en los

sembríos de cacao en el distrito de Irazola”.

1.4.2. Hipótesis Específica

1. “Las principales plagas en los sembríos de cacao

influyen en el proceso de detección con el sistema

experto en el distrito de Irazola”.

2. “El Diseño de un sistema experto asegura un correcto

diagnostico en la detección de plagas en los sembríos de

cacao en el distrito de Irazola”.

3. “Existe una correlación entre la detección de plagas en

los sembríos de cacao y el sistema experto en el distrito

de Irazola”.

1.4. Justificación del Estudio

La mayoría de productores de cacao de nuestra región, no invierten

en el uso de tecnologías de información que les ayuden a mejorar los

procesos en el control eficiente de las actividades de producción del

cacao, provocando pérdidas de liquidez, activos y una inadecuada

supervisión. El distrito de IRAZOLA, forma parte de estas, sus

productores se dedican a la producción de una forma totalmente

tradicional, lo cual genera una deficiencia en el manejo de la

información.

5

La aplicación de un sistema experto tendrá lugar a una mejora en la

aplicación del control de las distintas plagas que atacan a los cultivos

proveyendo de un diagnóstico preciso, basándose en los síntomas

seleccionados, tomándose así una solución directa creando una toma

de decisiones en conjunta tanto el productor como el sistema experto.

El diagnóstico de plagas se realiza a partir de los síntomas

observados, En función de la plaga diagnosticada y de su grado de

levedad, se dictamina un plan de tratamiento para la planta infectada.

Un plan de tratamiento debe especificar un conjunto de recursos

necesarios, un método de aplicación, un tiempo de aplicación y otros

consejos adicionales.

Es por ello que proponemos el uso de un sistema experto que ayude

a identificar los principales síntomas, analizarlos y posteriormente dar

un diagnóstico de como eliminarlos, como tratándose de un experto

en el área con la finalidad de proteger y salvaguardar el mayor

porcentaje posible de cultivos de cacao en el distrito de IRAZOLA.

1.5.1. Modelado del Problema

Para modelar el sistema experto, en principio pensamos modelar los

“recursos necesarios”, “métodos y tiempos de aplicación” y “consejos

adicionales” como conceptos diferenciados del “plan de tratamiento”

porque se les supone una cierta complejidad, aunque al profundizar

en las descripciones que manejamos decidimos modelarlos como

atributos del concepto “plan de tratamiento”.

6

Evidentemente para poder llegar a un diagnóstico desde los síntomas,

se asume la existencia de una relación causa-efecto, formando una

estructura más o menos compleja, pero que permitiría por

recubrimiento llegar a las causas/diagnóstico de los efectos/síntomas

de entrada.

1.4.2. Paradigma Utilizado

El paradigma utilizado para el desarrollo de este sistema experto

(Imagen 1), es el paradigma lógico, base de la programación lógica.

La programación lógica consiste en la aplicación del corpus de

conocimiento sobre lógica para el diseño de lenguajes de programación.

La programación lógica comprende, a su vez, dos paradigmas de

programación: la programación declarativa y la programación funcional.

La programación declarativa gira en torno al concepto de predicado, o

relación entre elementos. La programación funcional se basa en el

concepto de función (que no es más que una evolución de los

predicados), de corte más matemático.

Figura 1: Diagrama de Bloques de un sistema Experto

7

1.4.3. Modelado del Sistema Experto

Cuando modelamos el Sistema Experto, debemos buscar las causas

de los problemas que, más adelante, puedan resultar en una amenaza

para los sembríos de cacao. La construcción de un modelo de Sistema

Experto para el control de plagas va más allá del alcance de la

programación lógica ya que todo ello tenemos que recurrir a la relación

causa efecto con esto para poder mostrar con mayor expresividad lo

que hará dicho sistema.

Figura 2: Modelado de componentes del sistema experto

En principio se podría modelar los “recursos necesarios” “métodos y

tiempos de aplicación” “consejos adicionales” como conceptos

diferenciados componentes del “plan de tratamiento” porque se les

supone una cierta complejidad, aunque al profundizar en la descripción

con la que se cuenta podría decidirse modelarlos como atributos del

concepto “plan de tratamiento”.(Figura 2)

8

Figura 3: Modelado de Atributos del Sistema Experto

Para poder llegar a un diagnóstico desde los síntomas, se asume la

existencia de una relación causal, formando una estructura más o

menos compleja, pero que permitiría por recubrimiento llegar a las

causas/diagnóstico de los efectos/síntomas de entrada. (Figura 3)

Por otro lado, cada tipo de plaga tiene asociado un plan de tratamiento,

pero la estructura de esta relación también podría ser por ejemplo una

asociación heurística sencilla, una relación uno a uno, directa, o, por el

contrario, con una mayor complejidad para llegar a una

conclusión/decisión.

Figura 4: Estructura de tareas del sistema experto

9

Ahora bien, las descripciones y documentación con la que contamos

solo nos permite pasar de un modelo de descomposición inicial de la

tarea principal en dos tareas: “diagnosticar plaga” y “decidir

tratamiento”, cuya aplicación sería secuencial, primero diagnosticar y

después decidir tratamiento, en principio, sin ningún ciclo (Figura 4).

Aunque una posterior profundización en el modelo planteado podría

conducir a una estructura de control diferente, por ejemplo con

diagnóstico y decisión en ciclos de refinamiento.

La estructura inferencial que sigue el sistema se presenta en la Figura

5, en donde claramente se puede apreciar toda la lógica de modelado

anteriormente explicado.

Figura 5: Modelo Inferencial

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Diseño del Sistema Experto

Para realizar el sistema experto SIEXCA en Swi-Prolog nos basamos en: su

forma de ataque o su principal objetivo en cualquier parte del cacao (flores,

frutos, raíces, tallo y hojas) y que consecuencias trae su adhesión hacia la

planta. Con esas características se conseguía que el programa desarrollado

en Swi- Prolog pudiera hacer, mediante su motor de inferencia, un árbol de

decisión que permitiese resolver el problema propuesto.

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Árbol de Decisión

Figura 6: Árbol de decisión de SiExCa

12

1.5.4. Conceptos Generales

EL CACAO Y SUS PLAGAS

El árbol de cacao es una planta de tipo tropical que crece en climas cálidos y

húmedos, por lo general es un árbol pequeño, entre 4 y 8 metros de alto,

aunque si recibe sombra de árboles grandes, puede alcanzar hasta los 10

metros de alto. La madera es de color claro, casi blanco, y la corteza es

delgada, de color café.

El cacao pertenece al género Theobroma que en griego significa “Alimento

de los Dioses” de la familia de las bitneriaceas.

Se conocen 18 especies distintas, que se distinguen por el mayor o menor

crecimiento de la planta, la forma de sus hojas, el volumen y coloración del

fruto. Las semillas también varían en forma, tamaño y cualidades nutritivas.

En el cultivo de cacao se libra una lucha intensa contra las plagas, quienes

dañan la productividad y calidad de todos los tipos de cacao las plagas tienen

un espacio representativo el cual se debe controlar.

Figura 7: Árbol de Cacao

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CLASIFICACION

Para representar las diferentes plagas del cacao, nos basamos en: su foma

de ataque o su principal objetivo en cualquier parte del cacao (flores, frutos,

raíces, tallo y hojas) y que consecuencias trae su adhesión hacia la planta.

En base a esta investigación lo clasificamos en tres grupos bien delineados

las cuales son: Plagas Chupadoras, Plagas Barrenadoras y Plagas

Defoliadoras.

1. Plagas Chupadoras: El grupo de plagas chupadoras incluye aquellos

insectos que al chupar la savia trasmite y diseminan virus causantes de

enfermedades en los cultivos agrícolas.

Para hacerlo un poco más eficiente y más objetivo en llegar a la plaga

atacante, lo clasificamos en otros sub-grupos dependiendo a que parte de

la planta es comúnmente atacada por este grupo.

A continuación mencionares las partes más afectadas:

1.1. Hojas: Las plagas que comúnmente es atacada por este sub-grupo

son los chinches, moscas minadoras, ácaros, etc. Detallaremos uno

de ellos:

- Chinches del cacao: Son insectos chupadores que afectan solo

la corteza externa de las nervaduras, especialmente la parte

inferior de las mismas las cuales no están expuesta al sol.

Figura 8: Chinches del cacao

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1.2. Frutos: Las plagas que comúnmente es atacada por este sub-grupo

son las cochinillas, monalonium, arañas rojas, etc. Detallaremos uno

de ellos:

- Cochinillas: Afectan los brotes y cojinetes florales, en frutos

pueden ocasionar marchitamiento, deformación o retraso en la

maduración, muchas veces están en simbiosis con hormigas.

Figura 9: Cochinillas

1.3. Flores: Las plagas que comúnmente es atacada por este sub-grupo

son el salivazo, Trips, etc. Detallaremos uno de ellos:

- Salivazo: Es un insecto que ataca principalmente a las flores y

puede secarlas, cuando el ataque es fuerte existe mucha

destrucción en los cojines florales atacando también a los brotes

terminales.

Figura 10: Salivazo

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2. Plagas Barrenadoras: El grupo de plagas barrenadores incluye a

muchas larvas, termitas, insectos causantes de galerías en los tallos,

perdida de vitalidad, disminución de la producción las cuales traen como

consecuencia fatales y difícilmente pueden ya recuperarse.

Para hacerlo un poco más eficiente y más objetivo en llegar a la plaga

atacante, lo clasificamos en otros sub-grupos dependiendo a que parte de

la planta es comúnmente atacada por este grupo.

A continuación mencionares las partes más afectadas:

2.1. Tallo: Las plagas que comúnmente es atacada por este sub-grupo

son las xyleborus sp, termitas, etc. Detallaremos uno de ellos:

- Xyleborus sp: Insecto que penetra al interior del tronco del

cacao, formando galerías en su interior (huecos), el mayor daño

lo ocasiona al actuar como vector del hongo de la enfermedad

del mal de machete.

Figura 11: Xyleborus sp

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2.2. Raíces: Las plagas que comúnmente es atacada por este sub-grupo

son la Phylopaga sp, etc. Detallaremos uno de ellos:

- Phylopaga sp: Larva que se alimenta de la corteza de las raíces,

ocasionando lesiones, esto provoca la poca producción y escaso

crecimiento.

Figura 12: Phylopaga sp

3. Plagas Defoliadoras: El grupo de plagas defoliadoras Destruyen total o

parcialmente las hojas y flores. Estos Insectos siempre están expuestos a

sus enemigos naturales como también a las aplicaciones de cualquier

insecticida siendo muy controlable su eliminación.

3.1. Flores: Las plagas que comúnmente es atacada por este sub-grupo

son los pulgones, mosca blanca, etc. Detallaremos uno de ellos:

- Pulgones: Insecto que succiona y defolia la savia de las hojas

jóvenes, se encuentran principalmente en las ramas, flores,

frutos, que crecen bajo sombras.

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Figura 13: Pulgones

3.2. Hojas: Las plagas que comúnmente es atacada por este sub-grupo

son las hormigas arrieras, gallina ciega, etc. Detallaremos uno de

ellos:

- Hormigas arrieras: Las hormigas arrieras o cortadoras, poseen

el cuerpo cubierto de espinas y tubérculos, tienen la capacidad de

organizarse en equipo y poder destruir plantaciones enteras de

cacao en cuestión de días.

Figura 14: Hormigas Arrieras

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1.6. Viabilidad

La presente investigación se encuentra estructurada de acuerdo al

artículo 23 del reglamento general de grados y títulos de la Universidad

Nacional de Ucayali. Esta investigación busca la solución para mejorar

la producción de cacao en el distrito de Irazola, proponiendo la

implementación de un Sistema Experto, el cual realizara el control e

identificación de las principales plagas que afectan a la producción de

manera eficiente y eficaz; para la implementación del sistema experto

se describe en una o más de las circunstancias siguientes:

1.6.1. Viabilidad técnica

Se estimara los recursos tecnológicos necesarios para la

implementación del Sistema Experto.

Se evaluara el riesgo en el desarrollo del proyecto del

software para no presentar problemas durante la

implementación.

1.6.2. Viabilidad económica

Se estimara los costos y beneficios para determinar la

posible rentabilidad del proyecto.

Valoración económica de los recursos utilizados y de los

potenciales beneficios que se deriven de la aplicación del

sistema propuesto.

1.6.3. Viabilidad operativa

Funcionamiento y rendimientos requeridos.

Requisitos de mercado y competencia.

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