Perspectiva Teórica del Enfoque Híbrido EMD–SSA–VMD–EWT y Machine Learning en la Predicción de Precios

Autores/as

Palabras clave:

Perspectivas teóricas, Machine learning, Métodos de descomposición, Metaheurísticas de optimización

Resumen

La predicción del precio del maíz en Colombia se ha convertido en un desafío debido a la alta volatilidad que caracteriza los mercados agrícolas y a la compleja interacción entre distintos factores endógenos y exógenos. Este artículo tiene como objetivo realizar una fundamentación teórica integral que identificando los ejes conceptuales para el desarrollo de un modelo híbrido de predicción basado en técnicas avanzadas de descomposición de series temporales y algoritmos de aprendizaje automático y metaheurísticas de optimización. En primer lugar, se analizan los procesos agrícolas y los eslabones de la cadena productiva del maíz, resaltando la influencia de las actividades de postcosecha, la logística y los sistemas de comercialización sobre la formación del precio. Posteriormente, se revisan los métodos contemporáneos de descomposición EMD, SSA, VMD y EWT entendidos como herramientas capaces de extraer estructura, reducir ruido y capturar patrones ocultos en señales no lineales y no estacionarias. En tercer lugar, se sintetizan los aportes del aprendizaje automático supervisado, con énfasis en modelos como XGBoost, LightGBM y redes neuronales (FCN y RNN), ampliamente utilizados en escenarios de predicción compleja. Finalmente, se examinan las metaheurísticas de optimización, particularmente Particle Swarm Optimization (PSO) y Cuckoo Search (CS), destacando su capacidad para ajustar parámetros y mejorar el rendimiento predictivo de modelos híbridos. La articulación de estos ejes conceptuales configura un marco robusto que respalda el diseño de arquitecturas predictivas más precisas y adaptadas a la dinámica del mercado agrícola colombiano.

Biografía del autor/a

Adelaida Ojeda Beltran, Universidad del Atlántico

Administradora de Empresas, graduada de la Universidad del Atlántico, con una maestría en Gestión Organizacional. Cuenta con experiencia en el uso y administración de plataformas virtuales de aprendizaje como Moodle y Blackboard. Está certificada por el Servicio Nacional de Aprendizaje (SENA) bajo la norma “Impartir formación a distancia de acuerdo con procedimientos técnicos y normativos”. Posee experiencia en el desarrollo de competencias digitales, incluyendo el uso y la apropiación de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) en contextos empresariales.

Citas

FAO, «Producción de cultivos | Mecanización Agrícola Sostenible | Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura». [En línea]. Disponible en: http://www.fao.org/sustainable-agricultural-mechanization/guidelinesoperations/cropproduction/es/

FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura), «Actividades postcosecha y funciones económicas». [En línea]. Disponible en: https://www.fao.org/4/ac301s/ac301s03.htm

«Plan Nacional para la Promoción de la Comercialización de la Producción de la Economía Campesina, Familiar y Comunitaria», Unidad de Implementación del Acuerdo de Paz (UIPAZ) – Presidencia de la República, Bogotá, Colombia, 2022. [En línea]. Disponible en: https://portalparalapaz.gov.co/wp-content/uploads/2022/07/Archivo-Digital-11-Plan-Nacional-para-la-Promocion.pdf

C. D. Saravia, «Comercialización y mercados agropecuarios», U.N.L.Pam., n.o Santa Rosa, p. 14, 2009.

DNP, «Propuesta para Desarrollar un Modelo eficiente de Comercialización y Distribución de Productos», Documento técnico para la Misión para la Transformación del Campo, p. 61, 2014.

M. E. Porter, Ser competitivo. Nuevas aportaciones y conclusiones. Bilbao, España: Deusto, 1999.

J. Isaza, «Cadenas productivas. Enfoques y precisiones conceptuales», Bogotá, Colombia.

E. Catro, Las cadenas productivas y la planificación estratégica. Bogotá, Colombia: Universidad Nacional de Colombia, 2008.

Albert O. Hirschman, The Strategy of Economic Development. New Haven, Connecticut: Yale University Press, 1958.

Congreso de la República de Colombia, Ley 811 de 2003. 2003. [En línea]. Disponible en: https://www.funcionpublica.gov.co/eva/gestornormativo/norma.php?i=9452

Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo – CIMMYT, Centro Internacional de Agricultura Tropical – CIAT, Consejo Intersectorial de Agricultura Familiar – CIUF, Unidad de Planificación Rural Agropecuaria – UPRA, y AGROSAVIA, «Maíz para Colombia: Visión 2030», CIMMYT, CIAT, CIUF, UPRA, AGROSAVIA, MinAgricultura, Bogotá, Colombia, 2020.

M. A. Arbeláez y S. Ramírez, «Política comercial de la cadena productiva del maíz amarillo en Colombia».

R. E. Z. Navarro, «Plan de Ordenamiento Productivo para la Cadena de Maíz en Colombia», Unidad de Planificación Rural Agropecuaria – UPRA; Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, Bogotá, Colombia, Plan sectorial productivo, 2017.

Karl E. Case, Ray C. Fair, y Sharon M, Principios de economía, 12.a ed. México D.F.: Pearson Educación, 2017.

Michael Parkin, Microeconomía, 11.a ed. México D.F.: Pearson Educación, 2015.

R. Benítez, G. Escudero, S. Kanaan, y D. M. Rodó, Inteligencia artificial avanzada. Barcelona, España: Editorial UOC, 2014.

Y. Ocaña-Fernández, L. A. Valenzuela-Fernández, y L. L. Garro-Aburto, «Inteligencia artificial y sus implicaciones en la educación superior», Propósitos y Representaciones, vol. 7, n.o 2, pp. 536-568, jul. 2019, doi: 10.20511/pyr2019.v7n2.274.

N. E. A. Osorio, «El derecho de autor en la Inteligencia Artificial de machine learning», Revista Jurídica, 2020.

Y. Bengio, «Learning Deep Architectures for AI», Foundations and Trends in Machine Learning, vol. 2, n.o 1, pp. 1-127, 2009, doi: 10.1561/2200000006.

K. P. Murphy, Machine Learning: A Probabilistic Perspective. Cambridge, MA: MIT Press, 2012.

F. Hutter, L. Kotthoff, y J. Vanschoren, Eds., Automated Machine Learning: Methods, Systems, Challenges. en The Springer Series on Challenges in Machine Learning. Cham: Springer, 2019. doi: 10.1007/978-3-030-05318-5.

W. Frawley, G. P.- Shapiro, y C. Matheus, «Descubrimiento de conocimiento en bases de datos : una visión general», revista AI, 1992.

J. Moine, A. Haedo, S. G.-X. W. de, y undefined 2011, «Estudio comparativo de metodologías para minería de datos», sedici.unlp.edu.ar.

C. M. E.-… C. del Norte y undefined 2017, «Minería de datos en gestión del conocimiento de pymes de Colombia», revistavirtual.ucn.edu.co.

U. Fayyad, G. P.- Shapiro, P. S. AI, y undefined 1996, «De la minería de datos al descubrimiento de conocimiento en bases de datos», aaai.org.

A. Mucherino, P. Papajorgji, y P. M. Pardalos, Data Mining in Agriculture. New York, NY: Springer, 2009. doi: 10.1007/978-0-387-77277-7.

T. V. Ramana, G. S. Ghantasala, R. Sathiyaraj, y M. Khan, Artificial Intelligence and Machine Learning for Smart Community: Concepts and Applications. CRC Press, 2024. [En línea]. Disponible en: https://books.google.com.co/books?id=SyHnEAAAQBAJ

V. autores, Sistemas de aprendizaje automático. Ediciones de la U, 2023. [En línea]. Disponible en: https://books.google.com.co/books?id=eHYJEQAAQBAJ

D. Ghai, S. L. Tripathi, S. Saxena, M. Chanda, y M. Alazab, Machine Learning Algorithms for Signal and Image Processing. Wiley, 2022. [En línea]. Disponible en: https://books.google.com.co/books?id=6W6bEAAAQBAJ

Y. Yang y C. Fan, «Efficient and robust time series prediction model based on REMD-MMLP with temporal-window», Expert Systems with Applications, vol. 207, p. 117979, nov. 2022, doi: 10.1016/j.eswa.2022.117979.

K. Linka y E. Kuhl, «A new family of Constitutive Artificial Neural Networks towards automated model discovery», Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, vol. 403, p. 115731, 2023, doi: 10.1016/j.cma.2023.115731.

S. Langer, «Analysis of the rate of convergence of fully connected deep neural network regression estimates with smooth activation function», Journal of Multivariate Analysis, vol. 182, p. 104695, 2021, doi: 10.1016/j.jmva.2020.104695.

A. Sherstinsky, «Fundamentals of Recurrent Neural Network (RNN) and Long Short-Term Memory (LSTM) Network», Physica D: Nonlinear Phenomena, vol. 404, p. 132306, 2020, doi: 10.1016/j.physd.2019.132306.

M. K. Elmezughi, O. Salih, T. J. Afullo, y K. J. Duffy, «Comparative Analysis of Major Machine-Learning-Based Path Loss Models for Enclosed Indoor Channels», Sensors, vol. 22, n.o 13, p. 4967, jun. 2022, doi: 10.3390/s22134967.

L. Borkowski, C. Sorini, y A. Chattopadhyay, «Recurrent neural network-based multiaxial plasticity model with regularization for physics-informed constraints», Computers & Structures, vol. 258, p. 106678, 2022, doi: 10.1016/j.compstruc.2021.106678.

N. E. Huang et al., «The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis», Proc. R. Soc. Lond. A, vol. 454, n.o 1971, pp. 903-995, mar. 1998, doi: 10.1098/rspa.1998.0193.

Y. Chen, R. He, M. Zhu, y J. Wang, «Application of XGBoost for credit scoring: Comparison with logistic regression», Expert Systems with Applications, vol. 136, pp. 262-273, 2019, doi: 10.1016/j.eswa.2019.06.040.

G. Ke et al., «LightGBM: A highly efficient gradient boosting decision tree», Advances in Neural Information Processing Systems, vol. 30, 2017. [En línea]. Disponible en: https://papers.nips.cc/paper/6907-lightgbm-a-highly-efficient-gradient-boosting-decision-tree.pdf

G. Ke et al., «LightGBM: A highly efficient gradient boosting decision tree», Advances in Neural Information Processing Systems, vol. 30, 2017.

H. R. Seireg, Y. M. K. Omar, F. E. A. El-Samie, A. S. El-Fishawy, y A. Elmahalawy, «Ensemble Machine Learning Techniques Using Computer Simulation Data for Wild Blueberry Yield Prediction», IEEE Access, vol. 10, pp. 64671-64687, 2022, doi: 10.1109/ACCESS.2022.3181970.

P. M. Pardalos, Handbook of Applied Optimization. Oxford University Press, 2002.

J. Aguilar, «Resolución computacional de un problema de optimización combinatorio hibrido», Ciencia e Ingeniería, vol. 38, n.o 2, pp. 99-106, 2017.

N. Alancay, S. M. Villagra, y N. A. Villagra, «Metaheurísticas de trayectoria y poblacional aplicadas a problemas de optimización combinatoria», Informes Científicos Técnicos - UNPA, vol. 8, n.o 1, pp. 202-220, 2016, doi: 10.22305/ict-unpa.v8i1.157.

F. Glover, «Future paths for integer programming and links to artificial intelligence», Computers & Operations Research, vol. 13, n.o 5, pp. 533-549, 1986, doi: 10.1016/0305-0548(86)90048-1.

J. Vélez, P. Romero, y L. Cardona, «Clasificación y comparación de metaheurísticas para optimización», Revista Colombiana de Computación, 2007.

J. Moreno Vega, M. Melián Batista, y J. Moreno Pérez, «Metaheuristicas: Una visión global», Inteligencia Artificial. Revista Iberoamericana de Inteligencia Artificial, vol. 7, n.o 19, pp. 7-28, 2003.

J. Aguilar, «Clasificación de problemas de optimización y métodos de búsqueda», Revista Científica, 2017.

D. Alancay, M. E. Naretto, J. I. Castillo, y A. G. Álvarez, «Metaheurísticas: fundamentos y aplicaciones», Revista de Investigación Operacional, 2016.

M. Moreno-Vega, J. M. Padrón, y J. L. Verdegay, «Metaheuristics: An overview of the current state-of-the-art», European Journal of Operational Research, 2003.

J. Kennedy y R. Eberhart, «Particle swarm optimization», en Proceedings of ICNN’95 - International Conference on Neural Networks, Perth, Australia, 1995, pp. 1942-1948. doi: 10.1109/ICNN.1995.488968.

X.-S. Yang y S. Deb, «Cuckoo search via Lévy flights», en 2009 World Congress on Nature & Biologically Inspired Computing (NaBIC), Coimbatore, India, 2009, pp. 210-214. doi: 10.1109/NABIC.2009.5393690.

N. E. Huang et al., «The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis», Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, vol. 454, n.o 1971, pp. 903-995, mar. 1998, doi: 10.1098/rspa.1998.0193.

N. Golyandina, V. Nekrutkin, y A. Zhigljavsky, Analysis of Time Series Structure: SSA and Related Techniques. en Monographs on Statistics and Applied Probability. Boca Raton, FL: Chapman and Hall/CRC, 2001.

K. Dragomiretskiy y D. Zosso, «Variational Mode Decomposition», IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 62, n.o 3, pp. 531-544, feb. 2014, doi: 10.1109/TSP.2013.2288675.

J. Gilles, «Empirical Wavelet Transform», IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 61, n.o 16, pp. 3999-4010, ago. 2013, doi: 10.1109/TSP.2013.2265222.

FAO, El estado mundial de la agricultura y la alimentación 2020: Superar los desafíos relacionados con el agua en la agricultura. FAO, 2020.

OECD/FAO, OCDE-FAO Perspectivas Agrícolas 2013–2022. OECD Publishing and FAO, 2022.

J. Huang, M. Zhang, A. S. Mujumdar, y Y. Ma, «Technological innovations enhance postharvest fresh food resilience from a supply chain perspective», Critical Reviews in Food Science and Nutrition, pp. 1-23, jul. 2023.

S. Garai et al., «Wavelets in Combination with Stochastic and Machine Learning Models to Predict Agricultural Prices», Mathematics, vol. 11, n.o 13, p. 2896, jun. 2023, doi: 10.3390/math11132896.

J. Gilles, «Empirical wavelet transform», IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 61, pp. 3999-4010, ago. 2013.

K. Dragomiretskiy y D. Zosso, «Variational Mode Decomposition», IEEE Trans. Signal Process., vol. 62, n.o 3, pp. 531-544, feb. 2014, doi: 10.1109/TSP.2013.2288675.

K. Fan, B. Xu, M. Zhang, M. Nan, y J. Huang, «A New Method for Time Series Signal Decomposition».

O. F. Karaaslan y G. Bilgin, «Comparison of Variational Mode Decomposition and Empirical Mode Decomposition Features for Cell Segmentation in Histopathological Images», en 2020 Medical Technologies Congress (TIPTEKNO), Antalya, Turkey: IEEE, nov. 2020, pp. 1-4. doi: 10.1109/TIPTEKNO50054.2020.9299321.

J. Gilles, «Empirical Wavelet Transform», IEEE Trans. Signal Process., vol. 61, n.o 16, pp. 3999-4010, ago. 2013, doi: 10.1109/TSP.2013.2265222.

C. M. Bishop, Pattern recognition and machine learning. en Information science and statistics. New York: Springer, 2006.

T. Banerjee, S. Sinha, y P. Choudhury, «Long term and short term forecasting of horticultural produce based on the LSTM network model», Applied Intelligence, vol. 52, n.o 8, pp. 9117-9147, jun. 2022, doi: 10.1007/s10489-021-02845-x.

G. E. P. Box, G. M. Jenkins, G. C. Reinsel, y G. M. Ljung, Time Series Analysis: Forecasting and Control, 5.a ed. Hoboken, NJ: Wiley, 2015. doi: 10.1002/9781118619193.

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Publicado

27-06-2025

Cómo citar

Ojeda Beltran, A. (2025). Perspectiva Teórica del Enfoque Híbrido EMD–SSA–VMD–EWT y Machine Learning en la Predicción de Precios. OnBoard Knowledge, 1(02), 1–12. Recuperado a partir de https://revistasescuelanaval.com/obk/article/view/129

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