科學人雜誌
2021科研發光

AI助陣智慧農業 現代農夫優雅務農

2021/02/08 國立臺灣師範大學光電工程所楊承山教授、科學人廣告部企畫製作
為解決我國農民高齡化與缺工問題,科技導入勢在必行,AI、5G、無人機、感測器、物聯網早已進入農業場域!

科研先鋒─AI專家

清華大學電機資訊學院院長 黃能富教授
專長研究:網路安全、高階網路交換器、無線網路


AI應用已經全面進入人類的世界,在台灣的農田中,出現了矗立田間的攝影機、深入土壤中的感測器、飛越農地的無人機……等,再加上後台的AI大數據分析與區塊鏈平台、5G支援,讓農業變得智慧又精準,農民能夠優雅、輕鬆務農!


清大AIoT技術加值 農業科技轉型

清華大學電機資訊學院院長黃能富於2016年組織團隊,投入「科技農場」、「智慧精準農業」研發,利用無人機、衛星空拍與影像分析技術,串聯物聯網及數據分析,為農作物預測最佳採收期及產量等,以AIoT幫助農業提升質與量,傳承老農經驗,吸引年輕人從農。


透過科技部補助之產學小聯盟專案,黃能富推動「LPWAN物聯網網路技術與應用產業聯盟計畫」,研發出精準農業平臺LPWAN,已經應用在火龍果、香蕉、桔梗花、綠竹筍、有機蔬菜等農業場域,整合IoT環境感測器、無線傳輸技術NB-IoT/LoRa、無人機、AI影像辨識、區塊鏈等技術,收集微氣候、土壤、作物生長等大數據與影像,分析作物成長趨勢、防治病蟲害、規劃施肥,更能在採收後協助分級!


▲透過智慧農業數位戰情室,農夫能夠即時掌握土壤溫濕度等重要資訊。


在LPWAN的助陣下,廣達11公頃的屏東帝王果園導入光照管控、疏花授粉、選果分級等三種AI技術培育火龍果,成功數位轉型。以疏花授粉為例,一支火龍果會產生數個花苞,傳統由肉眼判別留下一個大小符合規格的花苞,如今透過內含AI技術的AR智慧眼鏡,AI就會指導現場工人選擇最合適的花苞!這些火龍果更擁有專屬的QR-Code標籤紀錄完整的生產履歷,黃能富強調,「透過區塊鏈技術,田間紀錄自動產生,由感測器自動上傳,具有不可竄改的特性,屏除人為造假或誤植、減少人力作業,是最佳的信賴溯源機制!」


精準管理 超前部署 爭取時效

以往農業仰賴農民的經驗,透過巡田、觀察作物進行管理,如今導入AI能夠即時判讀甚至超前部署,透過數據、影像與AI建模分析作物成長趨勢,協助農民在最佳時機給予最適切的肥料種類與分量。在病蟲害防治上也能提前預警,由於病蟲害的發生往往始於夜間,正是農民休息的時間,透過感測器與攝影機24小時不間斷紀錄,幫助農民得知病蟲害訊息,進行噴藥、噴營養液等作業,搶得提早數天處理的先機。


此外,農作物採收後的分級一向以肉眼或秤重方式進行,耗費大量人力與時間,透過AI科技助陣,分析作物的形狀、外觀、密度……等,就能快速精準分類。台南關廟有機綠竹筍在盛產期每天採收14000公斤,需要30人才能完成分級,黃能富團隊導入AI,依據前端顏色、彎度等細節,協助綠竹筍精準進行六級分類,省下大量人力、解決缺工問題,更爭取進入市場銷售的時效!


生產行銷並重 輸出台灣經驗

面對農民平均年齡突破60歲的現況,青農要快速熟悉種植,科技導入是一大契機。透過AI、IoT、數據、影像、自動化,實現省時、省力、省工、精緻化,原本農民僅能照顧一分地,未來可望擴大為10甲地,累積一生的經驗更能夠傳承。


黃能富指出,台灣農業的挑戰在於種植土地有限,小農往往僅擁有一分兩分地,相較於歐美幾百甲的農業規模經濟,台灣適合發展精緻農業,更是重要的練兵場域,也因此,黃能富團隊喊出「台灣經驗 海外種植 行銷全球」的願景,未來將輸出台灣成功經驗,導入東南亞國家種植高端水果作物。


有越來越多科技人與企業期待走入農業領域,黃能富建議,必須到現場聆聽農民的心聲、了解農業與農場面臨的問題,才能產出接地氣的科技應用。他也提醒教育圈、產業界,在人才培育上應該擁抱全新思維,除了培育影像、自動化、物聯網、數據分析等工程師外,也應聚焦在生產以外的品牌行銷與產銷平衡等面向,幫助農民提升可信度、消費者黏著度、強化農場品牌。

智慧農業需要產學研一起努力,黃能富強調,科技部、農委會、經濟部已有許多聚焦智慧農業的計畫,讓農場有機會導入智慧科技,是驅動台灣農業邁向智慧、精緻的一大動能。他也向年輕世代喊話:「透過AI助陣,未來擁有2公頃農地就能年收入破百萬,歡迎加入科技農民、優雅農夫的行列!」


▲清華大學電機資訊學院院長黃能富率領團隊,以AIoT技術助攻農業科技轉型。


# 關鍵字:2021科研發光科技部
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