【產學合作】人機協作 產學攜手 科學家聯手工程師實現智慧農業

前瞻技術產學合作計畫
計畫名稱：AIoTtalk:基於廣達智慧物聯網雲端平台的智能擴充與商業應用
計畫主持人：國立陽明交通大學資訊工程學系 林一平教授
合作企業：廣達電腦股份有限公司
成果介紹：

8月底的新竹寶山，在陽明交大新創團隊農譯科技的智慧示範農場中，展示著智慧農業管理、土壤菌相及AI施肥系統、病蟲害AI預測、生物製劑等實作解決方案，是草本、根莖類、木本植物都適用的智慧農業應用。這裡不僅種植著薑黃、咖啡，就連一向視為冬季水果的草莓，也於溫室中安然度過酷暑與秋老虎的炙熱，在從未使用化肥與農藥的狀態下，透過智慧化控管濕度、調控溫差，打造不適合害蟲生存的環境，阻絕炭疽病入侵！

軟硬技術整合 推動無毒農業
數十年來台灣農業累積眾多寶貴經驗，在種苗、花卉、高級茶、熱帶水果等領域享有優勢，而在科技的加值下，智慧農業正遍地開花，背後有著陽明交大團隊累積十多年的堅持。AgriTalk是陽明交大發展的智慧農業平台，核心技術來自於生物科技學系副系主任陳文亮的生物科技團隊、資訊工程學系終身講座教授林一平的物聯網團隊，以及廣達集團軟硬體整合的技術支援。

身為雲林農家子弟，陳文亮從小對於農藥毒害有著深刻體驗，「有一天父親到田間噴灑農藥後，回家就倒下了，面臨生死交關的考驗！」於是，無毒農業成為他在科研路程的重點，期待上述的驚悚畫面不再於台灣出現。

自2009年起，陳文亮持續指導校內NCTU_Formosa團隊，結合生物科技與工程、機械領域專長研發，團隊更在2014年國際基因工程競賽（International Genetically Engineered Machines competition, iGEM）中，以藍光結合小型胜肽元件，研發專一性害蟲捕捉裝置，勇奪世界第三名。農譯科技近年來還獲得2019年未來科技突破獎、2020年國家新創獎、CES 2020 Innovation Awards-Tech for a Better World等肯定。

AI系統預測預防精準 化被動為主動
為了降低農夫使用的門檻，易懂、好操作是最大原則！團隊研發出「AgriTalk管理系統」蒐集即時資訊，並結合廣達開發農用感測設備與控制模組，精準管理蟲害、病害、土壤肥力、水份、光照、溫度等六大主題，農夫只要連線到AgriTalk平台這個網路操控系統，透過螢幕就能即時了解農地與農作物現況，手指滑一滑就能遠端操控灑水或驅蟲設備，輕鬆管理農地，無須整日守在現場，節省至少一半的務農時間與人力！

圖片:將土壤測試器插入土中，以測得影響作物生長環境的各項資訊

智慧農業有著關鍵的3P，包括預測（predictable）、預防（preventive）與精準（precise），農譯科技透過智慧物聯網（AIoT）一一實現。運用感測器蒐集包括害蟲數量、溫濕度、紫外線、風速、雨量等農地資訊，藉由物聯網技術儲存數據，更化被動為主動，教導在雲端建立的各項AI調控模型，等於把農夫多年累積的知識經驗教導給AI，直接由AI系統自主偵測作物的狀態，提前3~7天預測作物生長狀況，並實施積極的解決方案。「透過監視器鏡頭監測溫室裡每一株草莓的狀態，由AI辨識作物生長的狀態，精準拍下每一片葉子，辨識健康狀態。林一平教授就是設計以很簡單的架構，讓AI學習判斷農作健康或不健康。我們不需要每天一一去確認作物，而是由AI系統自主監測，有狀況時就會回報，我們再做下一步處理。」

圖片:透過手機，即可操控農作現場的灑水、驅蟲、燈光等設備

今年6月雲林生產的蒜頭少了辣味，肇因於種植期間缺乏南風吹拂、無法帶來溫暖的水氣，如果智慧農業介入，結果將大不同！當感測器蒐集到的濕度數據與往年不同，就能以噴霧主動加濕，補足溫暖水氣，讓蒜頭保有香辣滋味！團隊最近也積極協助農民進行露點管理，根據感測器蒐集的氣候資訊，計算並預測形成露水的時間點與預期溫濕度上升情況，主動降低灌溉水量、調控農地現場溫濕度，打造降低發病率的微氣候環境。

圖片:草莓溫室監視鏡頭中，AI自動判讀草莓作物的狀態

產學合作互補 優化解決方案
農譯科技一步步的落地應用，有賴於產學合作的互補，而陽明交大與廣達團隊的攜手，始於兩位重量級科技人的熱血對談。2018年時，林一平在一場農業演講中，與廣達電腦技術長暨副總經理張嘉淵交流智慧農業，隨即張嘉淵造訪新竹寶山智慧示範農場，並迅速在廣達組建十多人的智慧農業AIoT團隊，全力支援智慧農業軟硬體需求。

當時陽明交大團隊製作出田間感測器原型，透過廣達團隊不斷努力優化，加強功能、降低成本，還必須因應現場環境、極端氣候、農夫慣性等諸多考驗。陳文亮回顧，為了強化耐用度，光是田間感測器的外盒，就歷經N版修正，終於達到目前防水、防蟲、防風、防曬、防雷擊等強大能耐，不僅已通過CE認證，還獲得2021 iF設計獎（iF Design Award）肯定！

此外，優化後的控制器必須是農民好使用的，也要能連接眾多控制開關、資訊要自動上傳雲端，而在田間該如何擺放、放幾個最有效率等都是全新的學問，除了科學家、工程師頻頻下鄉現場測試，水電師傅也同步進場，確認變頻、降幅、接管路徑、電線長度、農夫使用便利性等，持續優化智慧農業解決方案。

圖片:廣達團隊針對各種農作現場環境變化，所優化設計出的感測器外盒，蒐集農作的各種資訊

輸出台灣經驗 促進永續發展
目前農譯科技已率先栽種白草莓、薑黃、蕈菇、蘭花、中草藥、咖啡等高經濟作物，還跨足養殖產業，進駐雲林口湖養殖鰻魚及白蝦、草蝦魚塭，設置氨濃度及水質感測器來守護水質與魚群健康。團隊也輸出台灣成功經驗，在菲律賓香蕉園與亞美尼亞葡萄園以AIoT實現無毒智慧栽種。

無論是栽種、育苗，或是栽培管理、病蟲害防治，台灣農業技術都屬世界頂尖，陳文亮期待，透過感測器連結，以科技轉譯農業專家的領域知識，加值寶島農業優勢，幫助守護農夫健康、全民食安、生態環境，把台灣農業驕傲行銷至國際，再現我國香蕉王國、蘭花王國的農業輸出盛況，並且透過智慧農業對接17項聯合國永續發展目標（SDG）中的14項，廣泛發揮對於糧食、農民、偏鄉、社區、環境永續、長照、青年就業等多元面向的影響力！

☛本文摘錄自於科學人雜誌