An optimization model for Theobroma cacao yield maximization based on smart farming technologies

Abstract

Esta disertación presenta un enfoque integral para mejorar la productividad de Theobroma cacao mediante el desarrollo de un Sistema de Soporte para la Toma de Decisiones basado en tecnologías de agricultura inteligente adaptadas a las condiciones de las fincas de pequeños productores. La investigación integra técnicas de minería de datos, modelos de optimización y principios de diseño centrados en el usuario para abordar los principales desafíos ambientales, operativos y tecnológicos que afectan la producción de cacao. La disertación se estructura en tres fases principales: análisis de datos utilizando el marco de Descubrimiento de Conocimiento en Bases de Datos (Knowledge Discovery in Databases), desarrollo de un modelo de optimización estocástica en dos etapas y diseño de una aplicación web de agricultura inteligente que proporciona soporte en la toma de decisiones en tiempo real. Los hallazgos revelan que variables ambientales como la humedad, la precipitación, la velocidad del viento y la temperatura influyen significativamente en el rendimiento del cacao, destacando la gestión del riego y del encharcamiento como intervenciones críticas para optimizar la producción. El modelo de optimización, probado a través de simulaciones extensivas, demuestra su eficacia en la gestión de los recursos hídricos y la mitigación de incertidumbres ambientales. La solución de agricultura inteligente, diseñada con un enfoque centrado en el usuario, ofrece a los pequeños productores una herramienta accesible e intuitiva para la toma de decisiones en tiempo real. Esta investigación contribuye a la optimización agrícola al cerrar la brecha entre los modelos teóricos y las aplicaciones prácticas en la optimización del cultivo de cacao, abordando las barreras socioeconómicas para la adopción de tecnologías y proporcionando una solución escalable que puede adaptarse a otros cultivos y sistemas agrícolas. Se delinean oportunidades para futuras investigaciones, enfocándose en la integración de datos en tiempo real, la mejora de los modelos socioeconómicos y la expansión del Sistema de Soporte para la Toma de Decisiones para incluir sistemas multicultivo y soporte financiero en la toma de decisiones.