Monitoreo no invasivo de asistencia reproductiva en la cadena productiva acuicola mediante la implementación de un dispositivo basado en tomografía óptica de coherencia e inteligencia artificial

La acuicultura en Perú es un sector clave para la economía y la seguridad alimentaria, destacando la producción de tilapia y peces amazónicos como el sábalo, gamitana y paco. Sin embargo, el crecimiento de esta industria enfrenta desafíos que afectan su sostenibilidad y rentabilidad. Uno de los principales problemas en la producción de tilapia es la masculinización mediante hormonas, un proceso que mejora la productividad pero genera contaminación ambiental y riesgos para la salud. Además, si la masculinización es incompleta, la sobrepoblación de hembras reduce la calidad del producto. En peces amazónicos, las bajas tasas de fecundación y supervivencia en cautiverio se deben a la dificultad de replicar condiciones ambientales óptimas, la falta de métodos eficientes para seleccionar ovocitos de alta calidad y la ausencia de monitoreo en tiempo real del desarrollo embrionario. Se propone como objetivo general desarrollar y validar un sistema y método para la identificación temprana y separación por sexo de alevines de tilapia así como la evaluación de la calidad ovocitaria en peces amazónicos mediante la implementación de un sistema tomografía óptica coherente (OCT) y la integración de algoritmos de inteligencia artificial (IA). Para ello, se diseñará el sistema OCT+IA que permitirá la obtención de imágenes y volúmenes 3D de tejidos con resolución micrométrica y la integración de algoritmos de inteligencia artificial (IA) para el análisis y clasificación de las imágenes obtenidas, con el fin de identificar y separar por sexo de alevines tilapia, evaluar la calidad ovocitaria de peces amazónicos (gamitana, paco, y sábalo) extraídos mediante biopsias ováricas de forma no invasiva, y validar el sistema y método propuesto en condiciones de campo incluyendo el análisis del impacto social, ambiental y económico en su adopción en la acuicultura peruana. Este proyecto busca reducir el uso de hormonas en la producción de tilapia en un 80%, mejorando la sostenibilidad y permitiendo el acceso a mercados de productos orgánicos. Asimismo, pretende aumentar en un 30% las tasas de fecundación y supervivencia en peces amazónicos, optimizando la selección de ovocitos y el monitoreo embrionario. Además, mejorará la rentabilidad de los productores mediante un proceso de clasificación automatizado, reduciendo la dependencia de operarios especializados, y disminuirá el impacto ambiental al eliminar productos químicos contaminantes y optimizar el manejo de los criaderos. En conclusión, esta propuesta introduce una tecnología innovadora con el potencial de transformar la acuicultura en Perú, haciéndola más eficiente, rentable y sostenible.

Se propone desarrollar y validar un sistema y método para la identificación temprana y separación por sexo de alevines de tilapia así como la evaluación de la calidad ovocitaria en peces amazónicos mediante la implementación de un sistema tomografía óptica coherente (OCT) y la integración de algoritmos de inteligencia artificial (IA).

1. Diseñar, desarrollar y validar un sistema y método basado en tomografía óptica coherente (OCT) e inteligencia artificial que permita la identificación y separación por sexo de alevines tilapia. 2. Diseñar, desarrollar y validar un sistema y método basado en tomografía óptica coherente (OCT) e inteligencia artificial que permita evaluar la calidad ovocitaria de peces amazónicos (gamitana, paco, y sábalo) extraídos mediante biopsias ováricas de forma no invasiva. 3. Validar el sistema y método basado en tomografía óptica coherente (OCT) e inteligencia artificial propuesto en condiciones de campo incluyendo el análisis del impacto social, ambiental y económico en su adopción en la acuicultura peruana.

a) Una (01) propuesta de proyecto presentado para algún financiamiento que contribuya a la continuidad del grupo de investigación conformado para el presente proyecto. b) Al menos cuatro (04) artículos científicos colaborativos entre la entidad solicitante y las instituciones asociadas, publicados o aceptados para publicación, en revistas indizadas en Scopus o Web of Science en el cuartil Q1 o Q2. c) Al menos tres (03) ponencias aceptadas y presentadas en congresos científicos de alcance internacional. d) Al menos cuatro (04) tesis finalizadas presentadas al área o unidad correspondiente, que conlleve a la obtención de grados académicos en universidades peruanas durante o después del desarrollo del proyecto. Debe ser la versión final lista para sustentar que será presentada ante el jurado, la cual será verificada mediante el cargo de recepción del documento y acompañada por la carta del asesor. De estas, al menos dos (02) deberán ser tesis de posgrado (doctorado y/o maestría). Alternativamente, los tesistas pueden sustentar este producto con artículos científicos de sus investigaciones en revistas indexadas donde aparezcan como investigadores principales, este resultado es independiente de lo solicitado en el resultado esperado (b). e) Participación en al menos cuatro (04) movilizaciones y/o pasantías de investigadores/as entre entidades que participan en el proyecto. f) Participación en al menos tres (03) foros o reuniones con los actores (academia, industria, gobierno) y otros grupos de interés vinculados al desafío. g) Diseño e implementación de un (01) plan de comunicación de los conocimientos generados en el proyecto, orientado a actores claves. h) Un (01) Informe de indicadores clave que se utilizarán para determinar el éxito de la solución frente al desafío y en los usuarios finales. i) Un (01) Reporte de Viabilidad de Patente (RV). j) Un (01) Paquete tecnológico que atienda el desafío. k) Un (01) Informe de Búsqueda de Información Tecnológica (BIT). l) Al menos una solicitud de patente de invención y/o modelo de utilidad y/o certificado de obtentor (en caso de contar con un resultado positivo en el Reporte de Viabilidad de Patente). En caso de proyectos cuyo producto sea un software se podrá presentar la solicitud de protección de derechos de autor emitido por INDECOPI.

Esta propuesta tendrá un impacto significativo en diversas áreas: 1. Productores acuícolas peruanos: Los productores de tilapia y peces amazónicos verán mejoras en la rentabilidad y eficiencia de sus operaciones. En el caso de la tilapia, al evitar el uso de hormonas y lograr una separación precisa de alevines por sexo, los productores podrán reducir las pérdidas asociadas con la sobre-reproducción y mejorar el crecimiento de las tilapias hembras. Esto permitirá a los acuicultores aumentar su productividad entre un 10% y un 20% al optimizar el crecimiento de los peces, ya que las hembras se desarrollarán mejor al estar en poblaciones no mixtas. El aumento en la calidad del producto permitirá a los productores acceder a mercados de productos orgánicos, lo que podría traducirse en un incremento de hasta un 15% en los precios de venta. Para los productores de peces amazónicos, la capacidad de seleccionar hembras con ovocitos de mayor calidad  permitirá mejorar las tasas de fecundación y supervivencia de los alevines. Se estima que esto podría generar una mejora de hasta un 25% en la productividad, al reducir las pérdidas durante las etapas tempranas de desarrollo de los peces. La tecnología también permitirá ajustar las condiciones de incubación para maximizar los rendimientos. 2. Reducción en el uso de hormonas: Se espera que la eliminación total del uso de hormonas en la producción de tilapia tenga un impacto ambiental positivo significativo. Actualmente, el uso de hormonas como la 17-metiltestosterona en la acuicultura puede llegar a cientos de kilogramos al año en Perú. Con la implementación de la tecnología OCT, se eliminará esta práctica, reduciendo la contaminación química de los cuerpos de agua y mejorando la sostenibilidad ambiental. 3. Consumidores: Los consumidores locales e internacionales se beneficiarán de un producto acuícola de mayor calidad y libre de hormonas. Este factor no solo mejora la seguridad alimentaria, sino que también aumenta la confianza en los productos peruanos, lo que abrirá oportunidades en mercados de alta demanda de productos orgánicos y sostenibles. 4. Medio ambiente: La reducción en el uso de hormonas y la optimización de las prácticas acuícolas disminuirán la  presión ambiental sobre los ecosistemas acuáticos. Esto contribuirá a la preservación de la biodiversidad, minimizando el impacto ecológico de la acuicultura y mejorando la sostenibilidad a largo plazo. 5. Investigadores y educadores: Este proyecto también beneficiará a las universidades y centros de investigación al permitirles ampliar sus estudios en acuicultura sostenible. La transferencia de conocimiento en el uso de tecnologías ópticas y de IA impulsará el desarrollo de nuevas soluciones tecnológicas para mejorar la productividad y sostenibilidad de la acuicultura, y también profundizará el estudio de especies amazónicas.

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