Inteligencia artificial para encontrar las mejores setas
Una investigación de la Universidad de Vigo utiliza la IA para descubrir las relaciones entre las propiedades del suelo y los factores climáticos con el desarrollo de Boletus en sotos de castaños
La graduada en Biología Laura Iglesias Bernabé ha descubierto interacciones clave entre las propiedades del suelo y los factores climáticos en el micelio de ‘Boletus edulis’ y ‘B. reticulatus’. La investigación se desarrolló en sotos de castaños de diferentes edades, con aplicación de inteligencia artificial (IA). Este estudio lo ha realizado durante su tesis doctoral en la Facultad de Biología de la Universidad de Vigo y en coordinación con el Centro de Biotecnología de la empresa Hifas Foresta, ubicado en Bora (Pontevedra), donde se situaron los sotos experimentales.
Pedro Pablo Gallego, catedrático de Universidad adscrito al departamento de Biología Vegetal y Ciencia del Suelo de la Uvigo, codirector de la Tesis y coordinador de esta investigación, indica que el reto del trabajo estaba en analizar simultáneamente un elevado número de factores que afectan al micelio (parte del hongo que se desarrolla en el suelo).
«Hasta el momento el efecto de dichos factores se analizaba mediante correlaciones entre ellos y estadística tradicional, pero faltaba una visión global. Por eso, la única forma que hay para analizar todo el conjunto de factores es emplear unos algoritmos de IA, concretamente las redes neuronales artificiales (en inglés ANNs)». El profesor explica que estas ANNs permiten construir modelos matemáticos con los datos y la propia IA busca patrones en los que se pueden observar las interacciones entre los factores y determinar aquellos que son claves.
El principal objetivo de este estudio fue determinar la posible interacción de los factores abióticos (suelo y clima) sobre la concentración micelial y frecuencia de los hongos ectomicorrízicos Boletus edulis y B. reticulatus. La frecuencia y concentración del micelio de Boletus se determinaron durante tres meses (septiembre, octubre y noviembre) y dos años (2018 y 2020), en tres huertos de castaños híbridos de 40, 10 y 3 años.
Laura Iglesias durante la extracción de material de seta para su establecimiento en cultivo in vitro. Foto de Pedro Pablo
Según indican en el estudio, en España, el castaño ocupa 272.400 ha, siendo la especie dominante en 154.500 ha. Además, Galicia es la principal zona del país de esta especie vegetal, y tanto masas forestales como plantaciones cultivadas de castaño cubriendo una superficie total de 49.308 ha. También comercializan y exportan, anualmente, entre 100.000 y 800.000 kg de setas de Boletus en la provincia de Lugo (Galicia, España).
Un software para generar conocimiento
La combinación ANNs con lógica difusa, denominada «lógica neurodifusa» (en inglés, neurofuzzy logic; NF), permitió la construcción de dos modelos robustos. «Usando el software FormRules que combina ANNs y NF, fuimos capaces de generar modelos que son capaces de generar nuevo conocimiento, facilitando la interpretación de los resultados». El porfesor incide en que es un sistema muy potente y muy fácil de entender y usar por no expertos en IA. Recuerda que “nuestro grupo de investigación lleva desde 2009 utilizando redes neuronales; no es un tema nuevo, a pesar de la alarma que se está generando estos días sobre la IA”.
En el primer modelo, utilizando el año, el mes y la parcela de muestreo como datos de entrada, NF identificó interacciones ocultas entre el año y el mes en la concentración de micelio de B. edulis. También entre la parcela y mes de muestreo en la frecuencia del micelio de B. reticulatus, mejorando así la información obtenida del análisis estadístico tradicional.
Boletus edulis en cultivo in vitro sobre placa Petri. Fotos de Paco Gallego
En el segundo modelo, esos tres factores se desagregaron en 44 entradas, incluidas 20 propiedades del suelo y 24 factores climáticos, siendo NF capaz de seleccionar solo 8 como factores críticos para explicar la variabilidad encontrada en ambas especies de Boletus con respecto a la frecuencia y concentración del micelio. Específicamente, NF seleccionó dos propiedades químicas del suelo (capacidad de intercambio catiónico y carbono total) y tres propiedades físicas (macroagregados, porosidad total y humedad del suelo a capacidad de campo), así como sus interacciones con elementos climáticos (diferencia acumulada entre precipitación y potencial).
Resultados del estudio
Las interacciones clima-suelo, a través del balance hídrico y la disponibilidad de agua en el suelo, junto con ciertas propiedades químicas y físicas (macroagregados, porosidad) del suelo, han sido los principales determinantes de la frecuencia micelial y la concentración de dos Boletus.
B. edulis y B. reticulatus han encontrado condiciones más favorables en 2020 y en noviembre, probablemente debido a las mayores precipitaciones que caracterizaron este año al final del verano. Sin embargo, diferían completamente en cuanto a los requisitos del suelo, ya que el micelio de B. reticulatus se encuentra con mayor frecuencia en huertos maduros de 40 años y más dependiente de la alta disponibilidad de agua y porosidad del suelo que B. edulis. Esta última especie se distribuyó por igual en todos los huertos, especialmente en noviembre, y se vio afectada significativamente por el contenido de C y los macroagregados del suelo.
