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超智慧農業新科技

2020-01-30
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文、圖/鍾啟東(企劃處)
農業1.0----人力/獸力當機器用
人類為了糧食,生活方式從狩獵到放牧再到農耕,20世紀前,務農對許多人而言,仍還停留在農夫捲起褲管、挽起袖子、頂著大太陽在田間踩著泥巴,辛苦彎腰插秧的景象,以人力及獸力當機器用;然而農業其實是個高度複雜產業,農作物從土地到餐桌,需經歷翻土、播種、施肥、灌溉、病蟲害防治、天災、收成、通路等過程,而不同於一般製造業的生產環境,農業生產環境藏有許多不可控因素,如氣候變遷、作物成長表現、水質變化等各種因素,因應各種自然現象,在進行傳統農業耕作時,必須仰賴農夫長期累積的經驗,來判斷何時該播種、何時該收成,且親力親為孕育每個農作物之生長。

而務農因工時長,收入少,辛苦,早已沒有農家有日出而作,日入而息,鑿井而飲,耕田而食,純樸安定作息的浪漫蕭灑情懷。導致農村人口外移、缺工、老化。根據農委會統計顯示,台灣農民人口平均年齡62歲,而日本農家的平均年齡更高達67歲,在勞力人口逐漸減少的情況下,如何運用科技來提升耕作效益已勢在必行。隨著科技的進步,21世紀農業已展開了一場全新的革命。
農業2.0/3.0/4.0----機械/科技當人用
大型農具(如牽引機、耕耘機、收割機、灑水機..等)及化學肥料讓糧食大量增長,但是耕種最豐富的資源是土壤,大型農機會壓實土壤,過度使用農業化學品(肥料及農藥),則會破壞土壤中的微量元素和養分,對環境和公民的健康都不利。為解決上述困境,超精細農業相繼引進相關硬體與軟體,其中最重要技術為無人機、機械人及物聯網。
  • 無人機(Drone):
無人機裝上各式偵測器可以飛越田野,以監測土壤、濕度、酸鹼度、肥份、鹽化、病蟲害等特性及作物生長情形,並將數據傳輸到雲端中,以分析殺蟲劑和化肥以及水資源的使用情況;分析結果可以降低成本並最大程度地減少對環境的影響。農民所需要做的就是使用手機或平板電腦連接到雲端。例如使用無人機從空中噴灑農藥,未來農藥將無需噴灑整個田地,而是可以按所需數量輸送到正確的地點。
  • 機械人(Robots):
面對農村勞力缺乏,而糧食需求不斷攀升的情況下,運用農業機器人協助耕作是最好的選擇之一。如新式機械手臂裝上各式偵測器及圖形辨識系統可以幫助分辨蔬果成熟度進行採收並分類。隨著機器人科技的普及,此浪潮將更進一步推升。因此,未來在農村田野間,看到或許不再是辛勤耕作的農夫,而是被農耕機器人、感測器及無人機等農業科技工具所取代的景象,未來的農夫只要在家中,透過遙控器就可完成大部分的農業契作。此外,使用農業機器人,更有助於讓務農擺脫傳統一身疲累、滿是汙泥的形象,或可因此較容易吸引年輕人投入。根據IDTechEx Research 報告指出,無人機與機械人的應用已經開始轉變農務工作的觀念,且農用無人機與機械人市場將由2016年的30億美元成長至2020年100億美元。
  • 物聯網(IoT):
農業看似與數位化毫無連結性,但實際上農業生產須結合氣候、灑水、肥料、農藥等資訊相互配合才得以順利生長。且對現代農場而言,藉由無人機、衛星及各式各樣感測器、開始進行資訊蒐集 而最先進的農業科技觀念與創新,將運用人工智慧(Artificial Intelligence,AI)、大數據(big data)先進分析、區塊鏈(blockchain)、機器學習(machine learning)等技術處理農場資料,而能快速處理大數據的先進技術是過去5年最重要的發展,這些資料可用於訓練演算法(algorithm),而演算法可協助農人處理農務相關決策。使用大數據分析,農民可以更好地掌握其作物,土壤中的微量元素和養分,灌溉計劃,作物輪作以及其他影響作物生長的條件。所有這些都可以用來優化灌溉並減少農作物的損害。

然而,目前智慧農業仍尚未完全落實,最重要關鍵莫過於這些農業數據是未經數位化整合、非常碎片化與孤立的生態系,尚未能整合並且相互通用,為了應對這些挑戰,需要政府、投資者和創新農業技術的共同努力。
我們的優勢與機會
在科技發展上,台灣擁有半導體感測器及精密機械加工的技術,亦具備龐大的創新能量,也有大量高品質農作物耕作知識產權,而農業數位化所需的技術逐漸成形中,因此,在結合「農業」及「科技」上具有先天的優勢,只要將這些優勢系統化,讓這些優勢大幅且持久性發展,將成為一個具有魅力、經濟力、競爭力的永續農業。
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