工研院辦論壇 迎戰糧食危機

(台北內科週報第700期/2025年9月22日-2025年9月28日)

【產學政研連線】根據美國國家航空暨太空總署(NASA)研究,氣候變遷最快在2030年將影響全球玉米和小麥生產,引發糧價波動與糧食危機,難道5年內,餐桌常見的玉米可能再也吃不到了?

工研院於9月15日連續兩天舉辦「AIoT-ICM病蟲害管理APEC國際研討會」,邀請6個APEC經濟體共80位國內外學者專家,為糧食安全獻策,探討病蟲害管理與氣候變遷下的糧食挑戰,協助亞太地區發展永續農業,同時,工研院也展示融合AIoT病蟲害預警系統、智慧監測技術、作物綜合管理的農業解方,以及能高效分離與純化植物纖維的「一貫式機械取纖技術」,全面提升農業韌性與生產效率,開創多元高階領域應用永續商機。

▲工研院「農業剩餘資材熱值循環利用」技術,透過導入節能快速型生物炭專家系統模組,建立連續式多功能生質燃料機新設備(照片係工業技術研究院提供)。

會中,工研院中分院黃新鉗執行長表示,有鑑於「氣候變遷」衝擊已迫在眉睫,在經濟部產業技術司與APEC PPSTI支持下,工研院今年號召智利、韓國、馬來西亞、秘魯、菲律賓與泰國等經濟體,分享其在偏鄉地區實施的綠色永續作物蟲害解決方案,還有專家的產業洞察與新創策略。而近年全球不僅積極開發耐高溫、乾旱的農作物品種,亦致力發展農業科技,確保穩定的糧食供給及永續經營,工研院也透過AIoT病蟲害預警系統、智慧監測技術、作物綜合管理(Integrated Crop Management;ICM)多元方案,提升農作物對環境改變的調適,協助農民栽培技術,為偏鄉農業提升韌性解方。

近年來,工研院在經濟部產業技術司補助下,持續推動農業科技創新合作,包含低碳農業轉型、氣候智慧型生物技術、農業供應鏈數位化、智慧感測等科技應用,協助亞太地區永續發展並有效降低糧食損耗與浪費。今年也展示「農業剩餘資材熱值循環利用」技術,透過導入節能快速型生物炭專家系統模組,建立連續式多功能生質燃料機新設備,已與當地農民合作,更將竹廢料顆粒取代汽油燃燒機供給熱源,取代原本90%以上能源,減少40%碳排放。其次,「一貫式機械取纖技術」,從農業剩餘資材的纖維素植體中高效分離與純化植物纖維,自動化的特色顯著提升生產效率並降低人力成本,開創未來應用於汽車、航太、生醫、建築等高階供應鏈潛力。

▲工研院「一貫式機械取纖技術」,可從農業剩餘資材的纖維素植體中,高效分離與純化植物纖維,提升生產效率、降低人力成本(照片係工業技術研究院提供)。

當天大會也透過場域參訪,讓貴賓實際瞭解技術應用與落地成果,包括台南善化的「亞蔬—世界蔬菜中心」,亞蔬共保存全球155個國家、超過6.5萬個種原、330個蔬菜物種種子,每年無償提供給各國官方或民間單位研發新品種蔬菜、支持全球農業育種、種原交換研究,在維持農業多樣性下,提升地球公民健康生活及韌性。而掌管雲嘉南地區的臺南區農業改良場,無論是農作物栽種面積、生產量及外銷量均居全國之冠,已導入溫室小番茄AIoT檢測預警系統、生物防治與抗病嫁接系統,盼築起韌性農業的防護網,開創農業永續新未來。


工研院AI系統 打造科技牧場

(台北內科週報第698期/2025年9月8日-2025年9月14日)

【產學政研連線】AI科技無所不在,工研院中分院黃新鉗執行長表示,許多行業都透過AI科技的協助,提升產業效率與產品良率,更能節省人力成本、有效節能減碳,成功助攻產業轉型升級。台灣在智慧電動化的機構設計、馬達、通訊模組及AI晶片演算法等領域,具備世界級競爭力。工研院瞄準國內中小型規模的酪農畜牧業者,攜手國內感測器、控制器、車體設計業者與系統整合商,共同開發自動化、平價與彈性客製化的模組設備,「如同農業版的特斯拉選配」,達到效益最佳化。

在智慧餵食部分,面對勞力短缺與超高齡趨勢,要兼顧農產品的品質與效率,勢必要導入AI科技與自動化技術,實現資源最優化與低碳目標。根據2022年資料,台灣共有562戶酪農,飼養乳牛總數約23.4萬頭,85%以上為小型牧場,整體從業人力僅約2,810人,每人每天要照顧25到45頭牛,加上超高齡社會與人力斷層,對智慧科技需求日益迫切。工研院比照家中毛小孩擁有的自動餵食機,與農業部畜產試驗所北區分所合作研發堪比「迴轉壽司車」的智慧乳牛餵飼車,可以自動推料、投餵、充電、通訊全都包!還可以AI科技感知場域環境,自主導航精準送餐,乳牛在定時少量進食下,不但提升3成泌乳量,碳排放量也減少5成,讓農牧業更智慧、飼育環境更友善!

▲工研院「雞舍管理巡檢機器人」如同禽類保姆,整合自動排程、視覺及導航模組,能即時掌握雞群狀態(照片係工業技術研究院提供)。

其次,精準飼料管理則是智慧養殖控管成本的另1項重點,甚至直接影響漁群健康,不精準的投餵不僅容易浪費,也會導致水質惡化,影響魚群成長甚至產生低溶氧死亡風險。工研院研發養殖漁「AI投餵系統」,透過水下振動及水面影像融合分析,判斷魚群攝食狀態,自動調整投餌量,避免過量餵食造成飼料剩餘。同步開發光學式「長效溶氧感測器」,可精準掌握水中溶氧變化,即時的線上水質監測,可在水質惡化的瞬間,讓漁民第1時間進行增氧搶救等動作,避免1次低氧危害事件導致漁貨大量損失風險。長效使用天數優於市售國外感測器5倍以上,更可結合投餵及水質AI監控系統,讓養殖管理更節能、更精準。

此外,台灣精緻農業往往都在溫室中栽種,需要耗費非常多人力與時間進行照顧,工研院研發空氣擾動授粉機器人,於農業部高雄區農業改良場進行場域合作驗證,結合影像辨識、導航與滑軌控制,運用邊緣運算技術可精準即時辨識需要授粉的農作物,讓農作物在最適當的時間點「瓜熟蒂落」,降低人力成本、提高效率。

在智慧巡檢部分,根據2023年統計資料,台灣有3000多間肉雞飼養場,集中在台中以南,而部分業者選擇飼養時間較長、飼養密度較低的平飼放養方式,以提升肉質。但現在需以人力巡檢方式,每頻繁進出溫雞舍,可能會帶入汙染源或打擾雞隻,「雞舍管理巡檢機器人」則整合自動排程、RGB-IR視覺與導航模組,搭配超遠端VR圖控模組,視覺辨識模組賦予機器人看見與偵測的能力,能即時掌握雞群狀態,有效降低人員頻繁進出雞舍所帶來的風險。而整體系統則如同禽類的保姆,每天可進行無死角巡檢,省時省力,更可跨縣市通訊調整路線,不在養雞場一樣可以掌握!現階段雞舍管理巡檢機器人,正在農業部畜產試驗所進行場域驗證,未來將陸續拓展至各民間場域實際應用。

▲工研院空氣擾動授粉機器人結合影像辨識、導航及滑軌控制,可精準即時讓農作物授粉(照片係工業技術研究院提供)。

至於減碳節能部分,傳統乳牛場清潔糞便主要利用人工或自動刮糞機、水柱沖洗,台灣雖已有牧場導入自動清糞設備,但進口系統價格高昂、維修不易,且需配合設備改良畜舍,增加落地應用困難度,也常因清洗後地面濕滑,易讓乳牛打滑受傷。工研院攜手國內廠商及農業部畜產試驗所北區分所,開發符合在地需求、成本又較國外商品低近5成的推糞機器人,結合電動化、智能協作及精準管理,無須改建牛舍、也不用複雜維護,還搭載智慧導航、自主避障、自動卸汙與充電等功能,即使在狹小通道、濕滑地面與牛群環伺下,依然能完成任務,成為不怕累、不怕苦的最佳牧場鏟屎官。

最後,專為台灣小農打造的「蔬菜管理除草機器人」,可依作物需求更換不同的功能模組,以AI技術提雜草與作物的辨識準確率,像糾察隊一樣辨識雜草、並準確除草,打造利於作物長環境,提升產量與品質。未來,還將建立台灣雜草特化資料庫,嘉惠更多農民。工研院與農業部水產試驗所合作開發「養殖池排汙專家系統」,收集底泥沉積、溶氧、pH值(氫離子濃度指數)等參數,即時監測水質與自動啟動清汙,縮短傳統人力曬池與清池時間,更可提升產能。