物聯網科技與智慧農業

講者／黃能富（清大電機資訊學院院長）│彙整／《科學人》編輯團隊
轉載自2018.01.14〈科創講堂．ICT資通訊科技〉

我們以農立國，科技應該要服務農業，目前農業和科技走得太遠，我們應該把它們融合起來。物聯網怎麼幫農業提升產值、品質？農業目前碰到的最大問題是缺工，我們如何利用自動化來減少人力需求？

我們在國內一些大型農場安裝了Sensor（傳感器）。這些Sensor用了兩種技術，LoRa和NB-IoT。Lora是一種長距離、低功耗的無線網路技術，傳輸距離最遠可到20公里，最適合戶外使用。NB-IoT則是窄頻物聯網，也是一種低功耗廣域網路。

我們在農場蒐集多樣性的數據之後，透過LoRa或NB-IoT上傳到雲端，進行大數據的分析。我們跟農業專家密切合作，借重他們的種養技術與農業know-how，利用人工智慧分析數據之後，再傳回到農場進行控制，例如：施肥、灌溉、滴灌、補光、風扇。

為了建立物聯網雲端農業數據分析服務平台，我們發展了幾個核心技術，包括：物聯網農場數據收集與傳輸、人工智慧大數據分析、雲端自動化控制、農業區塊鏈、人才培育等。我們也開始整合科技、藝術、文創。

我們在農場收集的數據包含了：土壤溫濕度、二氧化碳、光照度、PH值、PM2.5等。傳輸技術則包括：Zigbee、藍芽、LoRa和NB-IoT。數據送到雲端之後會儲存並進行視覺化處理，然後透過人工智慧進行分析，這時就需要農業專家的協助，最後再透過雲端進行農場的控制。

為了這個服務平台，我們也開始整合不同的團隊。我們有無人機團隊（負責噴灑、照相），也有軟體機器人（自動寫程式）。我們有農業專家、智慧醫療、藝術科技、農業區塊鏈、通路等方面的團隊。

我們希望從作物生長之初就開始蒐集數據，不管是之後的檢驗報告，或者運輸過程，所有東西都要監控，然後利用區塊鏈記錄下來，將來就可以溯源。從通路、市場到餐桌，我們希望這一路的數據都是透明、不可修改。

智慧農業的實例

屏東縣里港鄉有全國最大的火龍果農場，我們在那裡架設了環境感應器和LoRa基地台。火龍果是需要強日照的水果，但台灣在秋分之後日照不足，所以晚上要補光。但農民不知道要補多少光，我們就透過數據蒐集與分析精算光照度，然後建議農民照光時間。

另外，我們也透過「精準農業」進行產量預測。我們在建立神經網路之後，會拿上千張的火龍果花朵照片以深度學習的方式訓練人工智慧。你不用告訴人工智慧花長怎麼樣，它就能算花，而且不會跟燈泡搞混。接著我們把現場空拍的照片餵給人工智慧，它就會自動計算花的數量。

火龍果從開花到結果大概40天，前後各派出無人機拍攝照片，然後透過人工智慧精算比對，我們就可以掌握花與果的數量差距。西瓜、鳳梨也都可以比照辦理。

我們也在幫雲林古坑的咖啡園進行智慧管理。因為這個咖啡園在深山裡，交通很不方便，農民想知道什麼時候可以採收，這樣就不用來回奔波。我們就在咖啡園裡架設Sensor Hub，拍攝咖啡豆的照片（成熟的咖啡豆呈紅色，未成熟則是綠色），在現場計算紅綠咖啡豆的數量之後，把結果送出來。這就是所謂的Edge Computing（邊緣運算），因為山上通訊不良，無法傳輸高解析度照片，所以我們不把計算放在雲端，而是現場算，然後送出結果。

農業的確需要科技幫忙，但ICT（資訊與通訊科技）只是配角，我們的目標是要讓主角的農業變得有智慧，提升農業的精緻、精準、品味、價值。

(本文由教育部補助｢AI報報─AI科普推廣計畫｣取得網路轉載授權)