智慧農漁業數位分身:持續升級演化的農漁業升級解決方案

智慧農漁業數位分身-魚塭現場

靠著九種感知器偵測水質、以及監控養殖物生長狀況和漁民行為決策,「智慧農漁業數位分身」人工智慧解決方案,可以大幅增加產量至 300%。高單價感知器容易損壞使其無法大規模落實,服創所透過商業模式改變來解決問題。

過去我們曾經採訪過,由資策會服創所開發的「數位分身」-「智慧溫室」以及「智慧養殖場」解決方案像是真實存在的「開心農場」、「開心水族箱」。透過蒐集作物 / 養殖物生長狀況的「生長因子」、以及持續監測水質等作物 / 養殖物生長環境的「設施因子」,並透過控制盒上傳雲端。智慧農業的數位分身AI ,在背景24 小時運作不打烊,它默默的紀錄、分析養殖漁民在智慧養殖場中針對各種「設施因子」以及「生長因子」的對應「行為決策」,藉此建立起養殖策略的最佳解模型,也就是一旦漁民退休,就會失傳的「隱性知識」。

智慧農漁業數位分身的水質感測器控制盒
▲水質感測控制盒是「設施因子」監控的核心大腦。

我們可以將AI視為自動化的小學徒,在農漁民身邊默默的學習並保留這些「隱性知識」,讓這些知識能夠被傳下來,而不會因為農漁民退休而失傳。而且AI數位分身,還可以比較判斷的結果持續學習最厲害的行為決策。青出於藍而更勝於藍。最佳化養殖 / 種植模型可以成為珍貴的資料庫,即使是剛入行的新手,也可以跳過摸索的過程,直接成為大師。

其中,最重要的是這個系統需要基於 IoT 的 9 大感知器,在含氧量低、水溫超標等等情況下, AI 可能會建議漁民打開水車、增氧機,或是用藥等不同行為。然而,部份監控感知器的成本居高不下或是消耗過快,大規模應用的情況下,勢必需要做些調整。

水溫、溶氧、葉綠素a感知器容易損壞,透過商業模式解決

「數位分身」是一個結合 AI 人工智慧,與 HI 工匠智慧的新興技術,國際研究機構 Gartner 連續三年將其評為全球未來關鍵十大技術之一。經濟部技術處在 2016 年就開始布局數位分身的研發,認為領域產業除了自動化效率之外,同時也需要將各產業的經驗技藝數位保存下來,建構 AI 與 HI 交互學習與最佳化的人機協同技術。

為了取得各種養殖場的環境數據,「數位分身-智慧養殖場解決方案」採用了溶氧、水溫、酸鹼度、鹽度、濁度、氨氮、硝酸鹽、葉綠素 a、ORP (Oxidation-Reduction Potential) 氧化還原電位這九大感知器來監控水質,這些檢測出的水質特性又被稱為「設施因子」。

另外,漁民也會定期把魚、蝦從池中撈上來量測或是透過沉水攝影機拍攝水下的養殖物影像。藉以得知目前養殖物的大小,來了解生長狀況,這又被稱為「成長因子」。

9大感知器監測項目
▲9大感知器,時時監控水質等「設施因子」

然而,水下的感知器如水溫和溶氧感知器,經常由於藻類增生而損壞。而葉綠素a的感知器雖然不如水溫與溶氧感知器一樣容易損壞,卻因為單價昂貴而無法每個漁塭都採購。

水下紀錄魚體大小的攝影機,也經常因為池底泥沙或藻類污染而模糊不清,無法正確辨識。

感知器價位高、易損壞,透過整合和商業模式改變解決

為了克服這些感知器的損壞問題,服創所提出兩個方案,一是定期從池中打水上來經過感知器來偵測,二是將感知器製作成一個盒子,每天定期泡入養殖池當中用以偵測水質。

資策會服創所的邱璟明組長說:「雖然說數位分身帶來的效益很高,但是若感知器成本太高,也會影響漁民採用的意願,我們現在改成手動感測器由人操作並且輸入數據。一個受過訓練的工作人員每個月可以至少測試20個漁塭以上,假設每次測試收費2000元,這個人的薪資和交通費用也有了。不只是增加了漁塭的效率,也意外的創造農村的工作機會」

雖然說定期檢測會大幅降低數據的精準程度。然而,因為搭配了GAN技術可以猜測數據,加上這幾個優氧化的數據並不會對漁塭有立即的危險。這個檢測方式的改變並不會有太大的影響。

至於魚體和蝦體的生長狀況,只需要漁民每日定期打撈上來拍照量測即可,不再需要花心思建造沉水通道。這樣操作的成本低而且有效。

智慧農漁業數位分身的自動飼料投餵機
▲ 自動飼料投餵機可以更加精準的投料。

得獎技術量產化之後, 300%的生產效率不再是遙不可及

「數位分身」技術目前全球應用案例多運用於航太、製造業,目前只有台灣與荷蘭率先投入數位分身在智慧農業的研發。因此,「智慧農業數位分身」獲美國 R&D全球百大科技研發獎也是國內技術領先的證明。目前正在完成整合的水質監控盒以及整套解決方案,在產品化後預期提高生產效率 300%。

未來「數位分身」技術不只是可以應用於農業和養殖漁業當中,還可以擴展至原本仰賴「隱性知識」的產業當中,如製茶、漁業等等。由於全程數據化,品質不再是靠著經驗以及「看天吃飯」。藉此,可以提高農民的「智慧化監控」和「精準化生產」科技層次,除了提昇傳統農漁業的生產力,也很有機會達成永續經營,促成整個產業升級,提昇年輕人回鄉參與農漁業的誘因。

參考資料:

【導入案例】智慧農漁業數位分身:一個高效率、永續經營的農漁業升級解決方案。養殖漁業如何靠著稱為「數位分身」的AI 技術達成三倍產量?

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