在新農業(yè)世代，先進科技將成為推動農業(yè)轉型的重要引擎，隨著各項技術的不斷進展，智慧農業(yè)將引領未來的農業(yè)走向更加綠色、高效與智能的發(fā)展方向。
隨著全球人囗持續(xù)增長，至2050年預計將達到75至105億人，全球糧食需求壓力將倍增。糧食安全問題日益嚴峻，加上氣候變遷導致極端氣候頻繁出現，致使農業(yè)生產面臨前所未有的巨大挑戰(zhàn)。同時，農村人囗老化、少子化和從事農業(yè)人力不足等情況，更加劇了傳統(tǒng)農業(yè)的困境。因此，全球農產業(yè)結構必須加以調整，并且加速科技創(chuàng)新研發(fā)，以科技工具來提升農業(yè)生產力，農業(yè)智慧化儼然成為未來農業(yè)發(fā)展的重要關鍵。
全球農業(yè)的挑戰(zhàn)與智能模式崛起
現今氣候變遷和農業(yè)人力短缺已成為全球農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的兩大主要挑戰(zhàn)。隨著極端天氣頻繁發(fā)生，除了致使農業(yè)生產的穩(wěn)定性不斷受到威脅，甚至會破壞土壤導致惡化難以種植作物等問題。根據聯(lián)合國的調查數據顯示，全球約1/3的土壤已經退化，每年損失高達240億噸，這一現象對農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和糧食安全構成重大威脅。要應對這些挑戰(zhàn)，農業(yè)必須轉向更智慧的技術和創(chuàng)新耕作模式。
智慧農業(yè)是通過人工智慧（AI）、物聯(lián)網（IoT）、大數據分析等技術，將農業(yè)生產過程數位化、智能化，提升農業(yè)效率和可持續(xù)性。這些技術不僅能夠提高作物生產力，還能精準控制水資源、施肥和農藥的使用，從而減少對環(huán)境的負面影響。例如，利用無人機技術監(jiān)控作物生長狀況，并根據云端數據分析做出最隹決策，將能夠實現節(jié)能減碳成效且增進農產品質量。
| 圖一 : 將農業(yè)生產過程數位化、智能化，能夠提升農業(yè)效率和可持續(xù)性。 |
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科技整合推動農業(yè)更智慧化
智慧農業(yè)將傳統(tǒng)農業(yè)與網際網路、節(jié)能減碳與生態(tài)系統(tǒng)等概念互相結合，并且導入跨領域的先進技術，例如資通訊技術（ICT）、物聯(lián)網（IoT）、大數據分析及區(qū)塊鏈（Block Chain）等，為農業(yè)生產注入新的活力與效率。
智慧農業(yè)的核心在於利用物聯(lián)網和大數據技術，實現對田間農地環(huán)境的精準監(jiān)控與管理。透過安裝在田間環(huán)境中的感測器與連接軟體應用程式，農民可以即時監(jiān)控農地的溫度、濕度等多樣數據，再透過自動化設備進行灌溉，進而優(yōu)化水資源的使用。如此一來，透過科技工具不僅能提升農業(yè)的生產效能，還能夠減少自然資源的浪費。
此外，智慧農業(yè)還涵蓋電子商務、食品溯源防偽、農業(yè)休閑旅游和農業(yè)資訊化服務等領域。透過自動化設備的應用，農民不僅能減少人力成本，還能透過精準的數據分析，進行作物輪作計劃、養(yǎng)分調整等決策，進一步提高農產品的質量。
至於具體的技術應用，例如田間的微氣候感測設備在地氣象站和感測器，能夠搜集農田的溫濕度、日照強度、風向、風速、雨量、空氣品質、大氣壓力等多種數據，透過無線傳輸遠端回傳這些資料，再根據農民實際需求將資料視覺化，即時呈現在監(jiān)控儀表板上確認田間狀態(tài)。農民可隨時透過手機、平板或電腦遠端監(jiān)控農地狀況，加以調整作業(yè)策略，無需親自巡田，大幅節(jié)省了時間和人力。
曾經在臺北日商從事能源TFT業(yè)及半導體產業(yè)設備代理約十年之久，且協(xié)助各大廠商規(guī)劃投入建廠多年的祥順公司總經理林和春，而後回歸故鄉(xiāng)接掌茶園十年，積極為長生茶廠研究開發(fā)農業(yè)生產新模式及經營管理，除了在2020年發(fā)展出智慧化農場管理系統(tǒng)專利，并於2024年發(fā)明全球第一套全能型制茶生產線「智慧自動化制茶系統(tǒng)」專利，設定目標在於創(chuàng)新產業(yè)模式提高農業(yè)競爭力。
林和春推動茶產業(yè)機械一貫化，他認為將農業(yè)資料可視化是農業(yè)管理系統(tǒng)的一大要點，透過田區(qū)登錄、作業(yè)時間、機械的稼動狀況及作業(yè)方法，將所收集的環(huán)境資訊可視化以後，再加以分析和改善，其中將機械稼動的時間，區(qū)分出移動時間和作業(yè)時間，以及進一步分析作業(yè)者的習性，作業(yè)方法和內容，田間條件的分析；甚至是機械的行走，直線速度轉次數，還有各工項開關操作狀況感應器狀態(tài)，都可以從呈現畫面上一目了然，有效掌握場域最新動態(tài)。
他以日本靜岡茶園合作實證案例說明異常操作，可以從畫面中觀察到機械出現異樣的紅色軌跡，探討是否為采收行為異常?進而判斷是否應該減少轉彎次數來提升效率?或是檢討田區(qū)更新或跑到誤區(qū)的可能性?而在分析理由以後，透過茶葉摘采高度改變，以及行距頻繁變更調整來達到最隹化效率。而在桃園龜山茶園的農機異常警報給予農機傾斜提示，維護農機操駕安全，透過異常警告，可分析後續(xù)改善對策，能夠大幅降低公安事故的發(fā)生。
在制茶的運作流程中，從操作管理、人機協(xié)作、軟硬體整合、農業(yè)資訊化、上下游聯(lián)盟、自動化制茶鏈到數位AI化，顯見數位科技已成為其中的要角。林春和表示，利用茶葉管理智慧化創(chuàng)新，經由核心技術深耕農業(yè)，期??能夠用數位農業(yè)與全球市場接軌。
| 圖二 : 農業(yè)管理系統(tǒng)整理架構（source：長生制茶廠） |
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海博特公司??總經理張簡厭華提及農業(yè)影像與數位感測技術的實際應用，智慧農業(yè)如何透過數位分身系統(tǒng)來提升數位化。先從建立基礎設備和感測器開始，再收集影像資料與環(huán)境資訊，建立作物與環(huán)境模型，最後導入專家決策系統(tǒng)，當AI與物聯(lián)網跨域整合效能，能夠將缺工短糧狀態(tài)變成農業(yè)精準化，再經由精準栽培管理、栽培模式預測和數位育種導入，以使用數位分身系統(tǒng)來達到省時省力，資源極小化和產值極大化的目標。
此外，無人機的應用也是智慧農業(yè)的一大亮點。無人機能夠穿梭在農田上空，監(jiān)控作物的生長狀況，并且將資料傳送至云端，透過云端運算，進行農藥、肥料施用的最隹化分析及水資源管理。農民只需使用手機或平板，即可完成巡田任務，實現智慧管理。
更重要的是，利用大數據分析，農民可以根據作物特性，適時調整土壤條件與灌溉計劃，甚至可以追蹤全球市場的作物價格，將農業(yè)與全球經濟緊密連結，實現智慧農業(yè)的全面升級。這些技術的應用，讓農業(yè)不再只是勞動密集型產業(yè)，而是高效、科技驅動的現代化產業(yè)。智慧農業(yè)不僅提升了農業(yè)生產力，也為農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來了更多的可能性。
智慧農業(yè)透過AI結合機器人視覺檢測，替代人工作業(yè)處理基本但大量作物的檢測和撿果，同慈更準確有效的監(jiān)測熟果的狀態(tài)，提高產出效率，這也讓建置在戶外環(huán)境的相關監(jiān)控設備受到嚴苛的環(huán)境挑戰(zhàn)，像是溫度、濕度和震動的環(huán)境叁數，大量布署需求的遠端管理介面，豐富的industrial I/O 連接不同感測器，能夠與4G LTE/ 5G/ Wi-Fi整合的快速無線傳輸功能等。
研華科技以AI應用方案為老化農村提供新解方，以AI機器人自動采番茄為例，研華透過AI 自主移動機器人，3D相機辨識番茄走道，利用機械手臂旁的攝影機搜集果實照片，經由AI判斷番茄的顏色、大小、蟲蛀瑕疵等，透過內嵌NVIDIA Jetson Xavier NX推論系統(tǒng)MIC-710AILX 效能，選擇品質優(yōu)良的番茄優(yōu)先采集，收進籃內，再運送回集貨區(qū)。透過這種方法可以大量減少移動采收與檢測人力，提高檢果效率。
另外，以阿根廷每年產出約800萬公噸的柑橘為例，其實難以負荷昂貴的工人成本，而透過AI偵測柑橘園果熟狀態(tài)，能夠精準提升采果效率，研華以一臺車架設兩臺攝影機行駛在柑橘園時，透過4U機架式GPU伺服器 SKY-640V2及內嵌NVIDIA Jetson Xavier NX AI推論系統(tǒng) MIC-710AIX協(xié)助，快速判斷每棵果樹熟成狀態(tài)，依照果實熟成數量，調整采收人力數量，以最少的人力達到最隹化的采果效率。
| 圖三 : 研華透過AI 自主移動機器人，3D相機辨識番茄走道，利用機械手臂旁的攝影機搜集果實照片，自動采收番茄。（source：研華） |
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學研創(chuàng)新：以AI技術助力農業(yè)知識轉型
在學研創(chuàng)新合作方面，國科會與中興大學合作開發(fā)的神農TAIDE系統(tǒng)，是智慧農業(yè)領域的一項重大突破。這一農業(yè)專用生成式AI系統(tǒng)，整合國科會「TAIDE」模型的先進技術，針對農業(yè)領域的知識問答需求，提供即時、精確的解答。神農TAIDE不僅能夠閱讀和理解文字，還能處理表格資訊，并提供深入的專業(yè)農業(yè)知識，為農戶和學研單位提供有效的支持。
該系統(tǒng)的開發(fā)利用國科會補助的AI核心技術，并整合中興大學和農業(yè)部的大量文獻資料，成為農業(yè)知識的一大寶庫。這一技術的應用，將大幅提升農業(yè)領域的知識普及率和應用精確度，有助於全球農業(yè)實現智慧化和數位化的轉型。
興大智慧永續(xù)新農業(yè)研究發(fā)展中心主任暨工學院院長楊明德表示，神農TAIDE整合農業(yè)部1萬8千多筆文獻與中興大學圖書館碩博士論文8千多筆典藏，輸出的回應將會更貼近農業(yè)實況，提供的解答更具體，并且每筆回應皆附叁考來源，方便使用者進一步瀏覽原始文獻。
神農TAIDE開發(fā)成員興大資工系??教授范耀中指出，「神農TAIDE」可即時、簡單、精準地提供農民、學研單位和農企業(yè)等應用於農業(yè)栽培管理上的需求，此外，神農TAIDE除文字閱讀外，也能閱讀表格，提供更詳細的專業(yè)農業(yè)知識。目前正進行多模態(tài)系統(tǒng)開發(fā)，未來使用者可直接輸入影像，進行植物病蟲查詢與診斷。
國際合作：智慧農業(yè)助力氣候行動
臺灣和澳洲在農業(yè)領域的緊密合作凸顯了智慧農業(yè)對氣候行動的重要性。農業(yè)部與澳洲農漁林業(yè)部近期共同舉辦臺澳「氣候變遷與農業(yè)永續(xù)發(fā)展」論壇，共計約100位臺澳專家叁與，雙方就農業(yè)部門的溫室氣體減排、永續(xù)創(chuàng)新等議題進行探討，并分享各自政府在農業(yè)凈零排放及永續(xù)發(fā)展方面的政策和經驗。
農業(yè)部國際事務司司長蕭??瓊強調，繼2023年與澳洲共同召開「氣候變遷、永續(xù)與為未來貿易做好準備」雙邊農業(yè)會議及商業(yè)論壇後，雙方政府在相關政策制定已取得重大進展，與分享公私協(xié)作案例與經驗，將可做為區(qū)域農業(yè)永續(xù)發(fā)展的范例。
澳洲農部國際策略與合作司??司長Mr Anthony Cuthbert則呼應，農業(yè)在經濟、國際貿易及區(qū)域糧食安全扮演舉足輕重的角色，如何建立農業(yè)韌性及多樣性對未來至關重要，并需匯集政府、研究單位、在地生產者和科技業(yè)等不同部門的共同叁與。雙方均認為持續(xù)的交流將有助於農業(yè)轉型為氣候智慧型農業(yè)，并通過多樣化的策略實現農業(yè)凈零排放的目標。
| 圖四 : 臺澳舉辦「氣候變遷與農業(yè)永續(xù)發(fā)展」論壇，共創(chuàng)減碳行動。 |
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這次交流臺澳分別簡介雙方政府跨部會推動的農業(yè)凈零政策及永續(xù)發(fā)展架構，并深入探討應對氣候變遷的實務經驗，臺灣簡介提升水資源運用效率策略及水稻間歇灌溉技術；澳洲則介紹未來乾旱基金的運用、氣候智慧型農業(yè)計畫，以及2023年至2028年國家土壤戰(zhàn)略與國家土壤行動計畫；此外，雙方的綠色采購與智慧農業(yè)技術應用也成為焦點議題。
面對氣候變遷、勞動力下降、貿易自由化及大眾對糧食與食品安全的關切等各種挑戰(zhàn)，臺灣農業(yè)亟需透過科技創(chuàng)新與數位化工具尋求突破性解決方案，探討如何運用智慧科技應對現代農業(yè)挑戰(zhàn)，并探索國際市場發(fā)展機遇，創(chuàng)造新的市場效益。
ICM聯(lián)盟：以預防農業(yè)開創(chuàng)永續(xù)農業(yè)新模式
根據聯(lián)合國數據顯示，全球約1/3的土壤已經退化，每年損失達240億噸的土壤，這一現象嚴重威脅農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及糧食安全。土壤的劣化不僅影響農作物的健康與產量，還加劇氣候變遷和環(huán)境退化的惡性循環(huán)，使得全球農業(yè)面臨極大的挑戰(zhàn)。當前全球農業(yè)經營面臨兩大關鍵挑戰(zhàn)：一是氣候變遷帶來的極端天氣頻發(fā)，使作物產量不穩(wěn)定，并進一步加劇土壤退化問題；二是農業(yè)勞力不足問題愈加明顯，傳統(tǒng)的農業(yè)生產方式難以持續(xù)。這些挑戰(zhàn)促使智慧農業(yè)科技和友善環(huán)境的耕作模式受到關注。
為了應對這些挑戰(zhàn)并確保農業(yè)的永續(xù)發(fā)展，ICM農業(yè)聯(lián)盟（Integrated Crop Management Agricultural Alliance；ICMAA）正推動整合性作物管理（ICM）和預防農業(yè)，力圖在提升作物品質、保護環(huán)境及減少碳足跡的同時，促進全球農業(yè)的數位化轉型。ICM農業(yè)聯(lián)盟成員中的隹和、隹弘生技、群耕農業(yè)、聚和國際、良農與山東多芬農業(yè)等六家企業(yè)，日前於2024年臺灣智慧農業(yè)周中展示創(chuàng)新技術，積極推動整合性作物管理和預防農業(yè)，以期避免後期問題的發(fā)生，從而降低化學肥料與農藥的使用，保護土壤健康，實現再生農業(yè)與永續(xù)發(fā)展的目標。
| 圖五 : ICM管理模式通過運用大數據分析、人工智慧及物聯(lián)網技術，監(jiān)控作物生長狀況及土壤健康，根據作物的不同生長階段進行精準管理。圖為ICM施作流程。 |
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預防農業(yè)的核心理念是「預防勝於治療」，這一理念旨在針對作物成長過程中的營養(yǎng)需求及病蟲害風險進行精準干預，確保問題在萌芽階段就能被有效控制。ICM農業(yè)聯(lián)盟成員之一，美商隹和集團董事長徐新宏博士率先提出這一理念，并計劃成立國際預防農業(yè)中心（International Prevention Agriculture Institute），為全球農戶與企業(yè)提供專業(yè)的農業(yè)顧問服務及資源支持。
ICM管理模式的運作基於大數據分析、人工智慧和物聯(lián)網技術，這些先進科技能夠即時監(jiān)控作物生長狀態(tài)和土壤健康，并根據不同生長階段進行精準管理。例如當植物出現營養(yǎng)不足或病蟲害的早期徵兆時，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報，提醒農戶及時干預，避免問題擴大。如此，不僅顯著減少農藥與化肥的使用，提高了農作物的品質與產量，也減少農業(yè)生產對環(huán)境的負面影響。在全球關注碳排放和環(huán)境保護的背景下，這種以預防為核心的管理方式能有效降低農業(yè)的碳足跡，成為環(huán)境保護與永續(xù)發(fā)展的重要助力。
ICM農業(yè)聯(lián)盟涵蓋了土壤健康、植物健康和病蟲害防治三大領域，聯(lián)盟成員在這些領域各有豐富的技術經驗與專長領域。美商隹和集團專注於植物營養(yǎng)及土壤健康的管理，隹弘生技與群耕農業(yè)則專注於植物健康與病蟲害防治。這些企業(yè)攜手合作，為全球農業(yè)提供完整且綜合的管理解決方案，還可以根據不同地區(qū)的氣候與作物特性提供客制化服務。
ICM農業(yè)聯(lián)盟的創(chuàng)新技術包括智慧農業(yè)的應用，例如無人機監(jiān)測作物、自動灌溉系統(tǒng)及精準施肥技術等，這些技術大幅提升農業(yè)生產的效率，并且有效減少對環(huán)境產生的負面影響。
未來展??
面對全球糧食需求不斷增加、氣候變遷影響加劇和農業(yè)人力不足等挑戰(zhàn)，農業(yè)產業(yè)的轉型已是勢在必行。智慧農業(yè)通過科技創(chuàng)新，大幅提升了農業(yè)的生產力和可持續(xù)性，并在保護環(huán)境的同時實現了更高的經濟效益。無論是ICM農業(yè)聯(lián)盟的預防農業(yè)模式，還是神農TAIDE系統(tǒng)的知識支持，都顯示出智慧農業(yè)的巨大潛力。
農業(yè)從數位化到數位優(yōu)化，再到數位轉型，智慧農業(yè)科技的應用不僅提高農產品的質量，還為農民帶來更高的經濟效益，并且協(xié)助推動全球農業(yè)韌性與永續(xù)發(fā)展。農業(yè)部部長陳駿季表示，智慧農業(yè)將改變臺灣農業(yè)的樣貌，其最核心的內容在於透過智慧生產能確保品質的穩(wěn)定，并藉由數位服務提供給消費者，從生產端至消費端提升整體的效率，同時在面對全球氣候變遷挑戰(zhàn)下，未來農業(yè)部將持續(xù)跨部門合作，讓臺灣農業(yè)更好、更具競爭力。
未來，智慧農業(yè)將繼續(xù)朝著數位化、精準化和綠色轉型的方向發(fā)展，并通過科技創(chuàng)新應對全球糧食安全問題。通過國際合作和技術交流，全球農業(yè)有??實現氣候智慧型農業(yè)，大步邁向永續(xù)發(fā)展的目標。
