Debido al cambio climático, elevado uso de agua, crecientes niveles de contaminación, baja productividad, alto crecimiento demográfico, elevada demanda de alimentos y materias primas de la población mundial y demás retos a los que se enfrenta la agricultura contemporánea, se ha intensificado la investigación para la búsqueda de nuevos sistemas de producción agrícola [50]. Existen diversas estrategias para resolver esta encrucijada, entre ellas se encuentra la fusión entre la agricultura y los avances realizados en las áreas de climatización, sistemas de información geográfica, tecnologías de la información y comunicación (TIC), instrumentación, control, entre otros, para obtener instalaciones de producción altamente eficientes bajo ambientes controlados [27]. Dichas instalaciones se han utilizado con fines de investigación en los últimos años con excelentes resultados. Actualmente existe a nivel mundial gran interés comercial en utilizar este tipo de instalaciones aplicando conceptos como el de la agricultura vertical, agricultura urbana e hidroponía, para dar respuesta a las necesidades planteadas [21], [73]. El número de empresas que hacen uso de sistemas de agricultura tecnificados en el ámbito urbano, se ha ido incrementado en los últimos años, presentando un gran crecimiento en ciudades como Singapur, Tokio, Chicago, New York y Montreal, en donde se cuenta con fábricas de plantas, invernaderos verticales, invernaderos de alta tecnología o cuartos climatizados inmersos en las ciudades y dedicados la producción de vegetales a nivel comercial [16]. A pesar de las ventajas que se han identificado en estos sistemas, su implementación no se ha realizado en forma generalizada, particularmente en los países menos desarrollados. En la comunidad científica aún no ha establecido consenso respecto a dichos sistemas, algunos lo consideran “la agricultura del futuro” [65], [20]; mientras que otros estiman que este tipo de agricultura no es factible a nivel energético y económico [61]. Aun así el uso de estos sistemas se está extendiendo a nivel mundial, por lo que se hace necesario realizar estudios y desarrollos propios que den respuesta a los interrogantes planteados respecto a la viabilidad de la aplicación a nivel comercial de estos sistemas de producción agrícola, en las condiciones propias de países con menor desarrollo relativo y con climas tropicales. La agricultura bajo ambientes controlados usa tecnología de punta en las áreas de: biotecnología, riegos, climatización, instrumentación y control, entre otras. Las investigaciones más avanzadas a nivel no comercial se encuentran en la implementación de biosferas artificiales y cultivos en ambientes tan agrestes como la Antártida, el desierto y aplicaciones espaciales [47], [27]. El grupo de investigación interfacultades trabajará en todos los aspectos que tienen que ver con este tipo de agricultura para el siglo XXI. En él se integra el trabajo de Físicos, Ingenieros Físicos, agrónomos, ingenieros agrícolas, arquitectos, ingenieros mecánicos y demás con el fin de resolver problemas propios de investigación en estas áreas.

• AEROPONÍA Y CULTIVOS DEL SIGLO XXI
• INFORMÁTICA Y DESARROLLO DE APLICACIONES PARA EL CAMPO
• PRODUCCIÓN AGRÍCOLA BASADA EN TECNOLOGÍA
• ENERGÍA FOTOVOLTÁICA Y NUEVAS FUENTES DE ENERGÍA
• PLANT FACTORY (FÁBRICAS DE ALIMENTOS Y PLANTAS)
• INSTRUMENTACIÓN CIENTÍFICA E INDUSTRIAL
• ROBÓTICA, CONTROL Y REDES DE SENSORES

Según la tasa de crecimiento poblacional actual, para el año 2050 la tierra contará con cerca de diez mil millones de habitantes, concentrados casi en su totalidad en las ciudades. Para lograr alimentar a esta población, la agricultura enfrenta retos como el aumento de la productividad y el uso eficiente de los recursos naturales en un entorno de cambio climático. Actualmente la agricultura representa el 70% del consumo de agua a nivel mundial y es considerada una de las industrias más contaminantes del planeta, con un desperdicio de lo cosechado del 30%. Además debe proveer productos frescos, de buena calidad e inocuidad a lo largo de todo el año, optimizar el consumo de recursos naturales y el uso de la tierra. Se estima que la agricultura tradicional no es suficiente para resolver dichos retos, por lo que se ha hecho necesario fusionarla con tecnologías provenientes de otras áreas del saber, que han dado como resultado sistemas de producción tecnificados, altamente productivos e intensivos en el uso de recursos, como la agricultura protegida y particularmente la agricultura bajo invernadero con ambientes controlados. Una fábrica de plantas es un sistema de cultivo cerrado que permite lograr una producción constante de verduras y otras plantas durante todo el año, independiente de las condiciones climáticas y sin necesidad de suelo. Está basada en el control artificial de la luz, la temperatura, la humedad y la concentración de dióxido de carbono, así como en la optimización de nutrientes y unos cuidados especiales a nivel fitosanitario. Mediante el control del medio interno, las fábricas de plantas pueden producir vegetales de dos a cuatro veces más rápido que mediante el cultivo típico al aire libre. Además, como se utilizan varios estantes de cultivo (un sistema multi-plataforma), la producción de una gran cantidad de plantas en un espacio pequeño se facilita. Alrededor de 211 fábricas de plantas actualmente operan a través de Japón, el cultivo de la lechuga, hierbas, tomates, fresas, y así sucesivamente. Las fábricas de plantas también ha permitido recientemente el cultivo de algunas verduras funcionales, tales como lechugas con bajo nivel de potasio, haciendo uso de un sistema de control ambiental, una característica de la fábrica. Ya se están implementando acciones para la producción y la entrada a gran escala en el mercado para dichos productos. El grupo de investigación se centrará en resolver algunos problemas concernientes a la implementación y mejora de estas tecnologías, concentrado sobre todo en su uso en el trópico. La agricultura bajo ambientes controlados usa tecnología de punta en las áreas de: biotecnología, riegos, climatización, instrumentación y control, entre otras. Las investigaciones más avanzadas a nivel no comercial se encuentran en la implementación de biosferas artificiales y cultivos en ambientes tan agrestes como la Antártida, el desierto y aplicaciones espaciales.

Desarrollo de prototipos industriales de fábricas de plantas (Plant Factory) para mitigar el problema de producción de alimentos y la seguridad alimentaria debido al cambio climático. Generar nuevos sistemas de producción que permitan conservar el medio ambiente y optimizar los recursos naturales mientras se logra alta calidad en la producción de alimentos para lograr una alta calidad de vida en los consumidores. Generar modelos de plant factory que permita rentabilidad, sostenibilidad y alta calidad de los alimentos que allí se producen. Crear un modelos para producción de alimentos altamente proteicos usando plant factory y técnicas modernas de producción con monitoreo y control de procesos. Generar modelos de producción en la eco-sociedad donde la producción de alimentos, la alta calidad en nutrientes y los costos de los mismos permitan sostenibilidad y seguridad alimentaria. Maximizar la producción de alimentos bajo condiciones de plant factory, mezclando aeroponía y sistemas con luz natural y artificial. Buscar alta eficiencia de los recursos minimizando la contaminación y los costos de producción.

Alrededor de 211 fábricas de plantas actualmente operan a través de Japón, el cultivo de la lechuga, hierbas, tomates, fresas, y así sucesivamente. Las fábricas de plantas también ha permitido recientemente el cultivo de algunas verduras funcionales, tales como lechugas con bajo nivel de potasio, haciendo uso de un sistema de control ambiental, una característica de la fábrica. Tenemos posibilidades de trabajar con científicos de estos paises que están abriendo nuevas posibilidades de producción de alimentos. Lo mismo aplica para EEUU y paises de Europa como Holanda donde estas tecnologías están obteniendo prioridad.

IMPLEMENTACIÓN DE ENERGÍA LIMPIA Y AUTOMATIZACIÓN DE SISTEMAS AEROPÓNICOS EN AGRICULTURA DE PRECISIÓN PROBADOS EN CULTIVOS DE RÚGULA

Monitoreo de sistemas de riego en agricultura de precisión para la producción de alimentos con aeroponía bajo invernadores

PROGRAMACIÓN DE SISTEMAS EMBEBIDOS PARA CONTROL DE SISTEMAS LINEALES Y NO LINEALES

Estudio, análisis y desarrollo de un sistema de generación eléctrica de energías limpias eficientes y con el uso de células fotovoltaicas basadas en células orgánicas e inorgánicas

Determinación de las relaciones clima-suelo-biota en un sistema productivo de aguacate

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO ROBOTICO PARA SIEMBRA DE ESQUEJES EN EL CULTIVO DE FLORES

Diseño e Implementación de Instrumentos Virtuales para el Monitoreo y el Control de Variables Físicas Empleando Diferentes Protocolos de Comunicación

• MODELO DE INTELIGENCIA AMBIENTAL BASADO EN LA INTEGRACIÓN DE REDES DE SENSORES INALÁMBRICAS Y AGENTES INTELIGENTES (DIRECCIÓN DE TESIS)
• EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DE UN MODELO BASADO EN AGENTES INTELIGENTES EN WSN CON TOPOLOGÍAS IRREGULARES. (PONENCIAS EN EVENTOS ESPECIALIZADOS)