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傳統與創新結合帶動新農業發展

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傳統與創新結合帶動新農業發展

  臺灣過去以農業立國,農業曾經是支持國家經濟的重要產業,隨著工業化的發展,國家經濟逐漸轉以工商業為主,然而農業仍在我們的生活中扮演著不可或缺的角色,近年來結合人工智慧、大數據、環境監測等新興科技,傳統農業更從靠天吃飯的產業逐漸轉型成為跨領域、跨界合作發展的智慧新農業。 

  智慧農業的概念最早可以追溯至1980年代的美國及歐洲國家,當時他們利用現代化的資訊技術,如:全球衛星定位系統(GPS)、地理資訊系統(GIS)、遙感技術(Remote Sensing)或是光譜偵測等方式,蒐集大量土壤環境、微氣候條件等資訊,發展精準農業,針對個別的農地施以最適當的灌溉和施肥措施,提高農作物產量(彭思遠,2018)。面對全球化、氣候變遷、人口老化等新挑戰,近年來,與自動化、智慧化以及物聯網等相關的新興科技被廣泛地應用在農業中,打造比過去的精準農業更上一層樓的智慧新農業。 

 

全球新農業科研趨勢 

  從Web of Science全球引文資料庫檢索關鍵字「Smart Agriculture」,可得到1,437筆與智慧農業相關之論文,進一步分析這一千多筆的論文資料,發現在2016至2020五年間的智慧農業論文,以環境科學類(Environmental Sciences)占比最多(16.98%),其次為電機電子工程類(Engineering, Electrical & Electronic,13.36%),及綜合農學類(Agriculture, Multidisciplinary,11.76%),藉此可推估在新農業的研究方面,以在農地環境的研究與應用,以及電子電機工具占多數(圖一)。

  值得注意的是,在新農業的論文中,與電腦科學、資訊系統及相關應用學門有關的論文加總後共占約15.30%,推測應與近期常被應用於農業智慧化的人工智慧、大數據以及物聯網等技術有關。此外,也可以從數據中發現,有愈來愈多的新農業研究開始著重於和綠能及永續相關的議題(論文占比7.38%),由此可見,新農業不單只是新興科技在傳統農業上的應用與改良,更囊括了環境以及人文等的議題。

 

圖一:2016-2020年,智慧農業相關論文之研究領域分布(資料來源:Web of Science資料庫)
圖一:2016-2020年,智慧農業相關論文之研究領域分布(資料來源:Web of Science資料庫)

 

智慧農業發展對農業科技的影響

  隨著人口老化、勞動力減少、氣候變遷等因素的影響,如何將新興科技應用以獲得更高效率及高質量的農作物,成為新農業發展的主要目標。近年來智慧農業的發展,聚焦在人工智慧及數位服務在農業上的應用(農業科技決策資訊平台,2019),其應用主要可以分成四大類:農業機器人、農作物與土壤監測、農作物生長與農地使用的預測分析,以及區塊鏈技術導入農產品供應鏈。 

  透過設計並開發自動化機器人和程式,將可以協助農民處理基本的農務,再加上全球現已研發且廣泛應用的技術,包含以太陽能驅動的雜草控制機器人、農作物收成機器人、除草機器人等,亦可對少子化和人口老化帶來的勞動力短缺等問題提出科技的解方。另外,目前亦有德國和美國的農業科技公司,研發利用大數據分析和深度學習(deep learning)等技術,紀錄農地土壤的環境狀態,並以此為依據試算出最適合農地環境的耕作方法。在預測與分析農作物生長與農地使用狀況上,已有研發團隊利用機器學習模型(machine learning model)結合衛星天氣預報,不僅可追蹤天氣的變化趨勢更可預測農作物產量(張小玫,2019)。最後,區塊鏈技術的引入,除了能協助農民整合不同農作資料與資源,更可從追溯種子來源開始,完整追蹤農產品的生命週期,如此一來,將有助於農產品從生產至銷售的過程更加透明化(涂翠珊,2021)。

  另一方面,在眾多發展新農業的國家中,以色列面對天然資源和環境限制,利用新農業將現有資源發揮到最大極限,以AIoT及物聯網等尖端技術優化肥料、灌溉用水和農作物生長條件,並開發許多關鍵農業技術,例如:滴水灌溉系統、耐旱瓜果以及機器收割農作物等。以色列政府積極發展具精準農業特質的智慧新農業型態,更與跨國團隊合作研發新農業的技術,例如:和瑞典、比利時的研究團隊共同研發的智慧機器人,可先利用人工智慧演算法辨識青椒外型及成熟度,以判定是否適合採收後再進行作業(陳昱宏等,2020)。 

 

臺灣新農業的發展現況與方向

  新農業是政府「5+2產業創新計畫」中的一環,臺灣不同於美國及其他歐洲大國擁有廣大耕地面積,政府也積極尋找最適合臺灣在地農業的新農業技術。行政院農業委員會自106年起推動智慧農業,由產官學研共同合作,促使農民投入新農業,智慧農業的發展主軸為「智慧生產」與「數位服務」兩大面向,希望透過智慧化生產管理,提升農業整體生產效率與量能;並藉由物聯網與大數據分析技術,建構主動式全方位農業消費/服務平臺,開創農業經營新典範,邁向「效率」、「安全」、「低風險」的新農業時代(行政院新農業創新推動方案,2020)。

  在政府的領航之下,臺灣的新農業技術研發已經有相當豐碩的成果,從大數據分析到無人機、智能機具和環境監控系統等,都已有研發成果且逐漸應用至產業界中。以人工智慧及無人機在智慧農業的應用來說,由雷虎科技和逢甲大學航太系合作研發的CX180工業及農業用智慧無人直升機,便可進行農藥噴灑、農地環境監測等作業 (張小玫,2019)。 

  除了智慧化農業技術外,隨著環境永續議題逐漸受到重視,永續新農業也是發展的熱門主題之一,由行政院農業委員會林業試驗所主持的「農業炭化零廢棄技術創新與新產業模式」計畫(莊安華,2017),便著重在開發農業剩餘資材炭化的應用,解決廢棄農業資材的清運處理與環境污染問題外,更促進環保農民與環保資材服務型產業的興起。

  新農業技術的研發需更順應各國的地形和農作習慣,方能發展出最適合的技術。臺灣的農業發展具有悠久歷史,且擁有堅實的電腦科學、工程和工業研發技術,藉由整合本土優勢,未來將可發展出我國獨有,且具發展潛力的新農業技術,以實踐我國新農業之「創新、就業、分配及永續」核心價值。

 

參考資料

  • 行政院(2010),新農業創新推動方案,台北:行政院新聞傳播處。
  • 涂翠珊(2011),區塊鏈可追溯種子來源 農業應用更進一步,DIGITIMES。
  • 張小玫(2019),運用AI、區塊鏈創造農業新經濟,科技政策觀點,台北:國家實驗研究院。
  • 莊安華(2017),循環農業延伸新農業價值,豐年雜誌,第67卷第12期,doi:10.6708/harvest.201712_67(12).0019
  • 陳昱宏等(2010),他山之石 可以攻錯:以色列的新農業發展經驗與臺灣的發展契機,農傳媒。
  • 彭思遠(2018),新農業+新南向:發揮1+1大於2效益,臺灣經濟研究月刊,頁15-22。
  • 農業科技決策資訊平台(2019),取自:https://agritech-foresight.atri.org.tw/article/list/13 

 

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