不只是農業電子化!!看AI智慧科技如何減水、減碳、減浪費，讓農業永續!!

永續農業是重要ESG問題

中國長江流域的乾旱，引發了限電停工危機，農作物渴死，讓人憂心農業欠收造成的糧食問題。同樣地，歐洲遭逢近500年來的嚴重乾旱，歐洲主要河流乾旱影響糧食交通運輸、農作物乾枯，連牧場裡的牛都要喝瓶裝礦泉水並開始吃冬天的存糧。根據聯合國統計，全球農業用水占70%以上，工業用水約19%、民生用水12%，缺水對農業影響十分巨大。歐洲的研究則指出，未來需要研究種植耐旱植物作為糧食，以因應氣候發展。氣候異常，不僅影響到生物個體本身，也影響到整個食物鏈乃至於生態系。此外，農業勞動力不足、食物浪費也成為嚴重問題，永續農業成了現今最重要的ESG議題之一。

AI智慧科技讓農業永續

在國內，農業電子化、數位化研究的事情鬧得沸沸揚揚。事實上，如何利用AIoT智慧科技協助農業發展已經是國際的顯學。之前，我們介紹過AI如何讓農業更時髦(請見「AI讓農業更時髦」)，以下從永續面向分析AI智慧農業應用方向:

• 精準灌溉減少用水: 傳統的灌溉中，為田地中的所有植物提供相同數量的水。事實上，每個植物的保水量不一樣，如果能根據植物口渴程度進行灌溉，將有助於減少水的浪費。Prospera公司就發展一種可移動的灑水器，上面安裝熱成像攝影機，可以辨識哪些植物被曬乾了(檢視植物毛細孔)，以進行灌溉。進一步，透過溫度、降雨量、土壤品質和其他變量數據蒐集與學習，可以更精準地確定噴灑和澆灌作物的時間和數量。不過，簡單的做法也可以有助於減少灌溉用水。台中農改場與農業試驗所等單位即研發間歇灌溉技術，農民透過手機與田間系統連線，直接用App進行遠端操作，即時水位監看，再進行間歇灌溉，可以節約灌溉用水至少三成，也有助於解決農村人力不足問題。花蓮一家農場亦透過天氣預報系統的連結，以根據天氣進行灌溉水量的多寡，以減少水資源浪費。

圖、熱成像技術協助精準灌溉

(資料來源: Prospera)

• 機器除雜草，減少環境衝擊:利用智慧機器人來除雜草不僅僅是節省人力，還可以減少化學除草劑帶來環境的衝擊。Blue River的See & Spray 設備即使用電腦視覺和機器學習來幫助種植者減少除草劑的使用，以減少成本、降低環境影響。該設備分析利用圖庫來學習是否該植物是否是雜草；進一步將除草劑直接噴灑到有問題的植物，並避開其他作物或周圍的土壤。這項服務農民每英畝需花費220美元，產量增加了 5-10%、化學品的使用量減少了多達 10 倍，並能使用非基因的種子和減少使用過於昂貴的農藥品。此外，英國新創公司「Small Robot Company」研發的鋤草機器人，則直接利用 8 千伏特電壓精準電擊雜草，精準且快速。該機器人透過電腦視覺技術，不斷地在農田上巡邏、掃描並建構「雜草地圖」，並辨識雜草將其清除。而且死掉的雜草還留在原地，能自然分解，能夠幫助肥沃土壤、避免水土流失。

圖、電腦視覺與電擊，精準除雜草

(資料來源:Small Robot Company )

• 機器人溫室培育，追求負碳排: 最終的極端思考，就是改變整個種植的過程。IronOx公司建立自動化培育的溫室農場，利用機器人、人工智慧以確保每株植物都能獲得最佳的陽光、水和營養，並最佳化種植過程，並使用更少的水、能源以及二氧化碳排放，甚至能達到負碳排放。IronOx主要有兩種機器人:Grover與Max。Grover具備自動導航技術，可以將植物生長模組移動到它們需的地方，以獲得足夠的陽光、水、營養。Max則準確地注入和監控每個生長模組的水、營養混合物和 pH 值水準維持。Max與 Grover 協同、非接觸式工作，可以以優化植物產量、延長生長周期並最大限度地提高作物品質。是不是已經感覺到像電影中所描述的，在外星球上培養賴以生存植物?

圖、IronOx機器人自動化溫室培育農場

(資料來源: IronOx)

• 食物電腦識別，減少浪費: 在糧食消費端，據聯合國2021年統計，全球每年浪費近10億噸食物，約為過去的兩倍。其中，有1/3的糧食產出從未被食用，造成全球10％碳排。新創公司Winnow即利用攝影機、智慧電子秤和與機器學習技術，協助廚房學習與識別被扔進垃圾桶的不同食物，並計算這些廢棄食物對商業廚房造成的財務和環境成本，以協助廚房管理浪費。Winnow 已幫助商業廚房每年節省超過 3300 萬美元的食品成本，等同於防止超過2300萬份食物進入垃桶。另外一種節省則來自於消費端的節省。香港新創公司Phenix App 將通過將雜貨店、餐館、麵包店、便利商店與渴望省錢並為地球採取行動的消費者連結起來，以減少食品的浪費。消費者透過Phenix App可以選擇水果和蔬菜、麵包和糕點等即期食物，以優惠價格從這些商店購買。消費者在APP上付款，然後去商家取餐。

圖、Winnow廚房浪費檢測

(資料來源: Winnow)

小結

農業對許多人似乎很遙遠，但卻實實在在地影響著每個人日常生活的糧食乃至於食物供應鏈。農業發展對於全球的水用量、碳排量以及食物浪費，亦顯著地影響全球ESG永續發展的目標。利用智慧科技，我們可以精準地用水、施肥、除草乃至於最佳化照顧植物，以減少水、碳排放、環境污染等。面對異常氣候的持續發生，我們必須積極地思考運用數位科技來協助面對這樣的挑戰!!