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智慧發電結合低耗能通訊 革新海上箱網養殖方式
新知
第1781期
智慧發電結合低耗能通訊 革新海上箱網養殖方式
2023-09-28
【記者張雅媜綜合報導】傳統海上箱網養殖業者欲知魚群的狀況,必須駕船出海,逐條撈起來掂量,過程費時費力,且投餵飼料全憑經驗。由國立臺灣海洋大學教授盧晃瑩、鄭錫齊與電機、資訊工程學系賴永軒、陳俊宇、曾建智、張凱翔組成的智慧箱網養殖團隊研發出「具智慧充電之水下攝影與通訊系統」,讓漁民不出海也能了解水產狀態,大幅提升水產養殖效能,榮獲2023太陽光電創新應用產品設計競賽金獎。 水下攝影裝置架設於海上養殖箱網,運作時MA4電動推桿會將立體攝影機探入水下,拍攝完畢後再收回來。 圖/賴永軒提供智慧充電攝影系統是透過水下立體鏡頭,蒐集具三個維度的影像資料,經4G網路傳遞至雲端進行AI辨識分析。團隊成員賴永軒解釋道:「經訓練後的系統能預測出魚的大小及重量,並連同歷史投餵數據、水質資料等輸入另一組AI模型,從而計算出所需的餌量。」最後業者的使用介面就會呈現出魚隻的重要資訊、建議投餵量。而為因應不同使用需求,團隊也設計電腦和手機APP兩種介面,皆具手動及自動兩種功能,業者可自行點按喚醒裝置,也能預先定時讓它啟動。 使用者手機介面上呈現裝置電量、裝置狀態、魚隻及海水重要資訊,並給出建議投餌量。  圖/賴永軒提供海上攝影裝置雖本身具固定式太陽能發電板,但若要增加續航力,仍要仰賴智慧充電系統。賴永軒說:「我們是用網路爬蟲(註)蒐集基隆過去一年的太陽仰角、方位角,然後投餵資料訓練AI,進而預測出最佳發電角度。」太陽能板自動調整成最佳角度後,可提升78%的發電量,讓海上裝置在一般的使用頻率下保持電量充足。註:透過程式碼自動抓取網站資料。裝置架設於海上箱網仍有通訊問題要克服,為降低耗電量,設計團隊以4G網路及LoRa兩種工具進行不同的資訊傳輸。賴永軒說明,LoRa低功耗通訊系統無法傳遞影音訊息,但能在低耗電的情況下接收16公里外的資訊,故用它來接收APP操作介面發出的指令,保持24小時開啟;而傳輸影音則靠快速、高耗電的4G網路,僅於系統運作時開啟。台灣大學漁業科學研究所教授韓玉山也認同系統適合在海上使用,「箱網通常離岸很遠,電力資源較匱乏,用太陽能發電是一個正確的決定。」韓玉山認為,目前用AI輔助養殖水產是一種趨勢,未來也能結合自動投餵系統,降低養殖業者的人力成本。此外,賴永軒表示,技術還在進步,未來通訊工具再提升,裝置可以更省電。不過,養殖業者莊宏祥也提出對硬體設備防水性能的疑慮,他說:「有些箱網在颱風天會為了躲避風雨下潛10公尺,機台若未能有效防水,就沒辦法跟著一起移動。」 國立海洋大學智慧箱網養殖團隊全副武裝,在海上安裝、檢測裝置,確認裝置運作情況。  圖/賴永軒提供
水下AI辨識魚種 全天候偵測助海洋生態復育
新知
第1773期
水下AI辨識魚種 全天候偵測助海洋生態復育
2022-12-01
【記者林玟君綜合報導】台灣目前偵測魚種、計算魚類數量的方法,是由潛水員親自下水拍攝影像資料,後續再經由人工方式整理資料,較耗時耗力。國立海洋大學師生組成「台灣智能海洋 No.1團隊」發展水下AI技術,全天候自動化辨識魚種並紀錄數量,除了讓生態研究員更方便調查水下生態外,也能同時復育海洋環境。此技術在數位發展部AIGO計畫舉辦的111年度全國性的解題賽中獲得優等獎。 目前台灣智能海洋 No.1團隊已在台灣東北角的潮境公園,成功收集並標註出大量的魚種資料,有利於豐富台灣的海洋魚種資料庫。 圖/團隊成員提供水下AI技術透過人工智慧可以節省分辨魚類所花的時間,並更細微地觀察魚類,彌補人類沒辦法全天在水下觀察的問題。此外,該技術也能自動化保留儲存空間,團隊指導教授李東霖補充,「如果沒有魚游過去,可能只是單純的空無一物,那就可以去保留它出現的那段偵測畫面,讓剩下的畫面就不要。」 水下AI技術能夠全天候即時自動化地進行海洋生態調查,為生態復育做出貢獻。 圖/團隊成員提供魚種在水中與在空氣中會呈現不同顏色,也會隨著海的深度產生變化。為解決水下顏色失真的問題,團隊利用標準色卡進行水下顏色還原,再將偵測到的數值讓人工智慧機器進行深度學習(註),「標準色卡上面會有很多顏色,我們帶到水底下之後顏色會隨著深度變化,我們再去以原先的色卡顏色減少的比例去做偵測。」團隊成員胡育綺補充。團隊也結合電腦視覺技術中的背景建立,將非魚類卻具有動態性的生物自動設置背景,提升分辨魚種的準確度。註:深度學習是一種機器學習技術,它所使用的算法類似於人腦中使用神經元的方式,可用於教會計算機一般人類可以輕鬆自然做到的事情。 台灣智能海洋 No.1團隊發展的水下AI技術技術,能夠即時辨識水下影像,自動化辨識魚種並紀錄數量。 圖/團隊成員提供國立政治大學資訊科學系教授彭彥璁提及,水下隨著光線的不同也會影響到機器偵測顏色的準確度,「譬如說在白天光線充足,然後水質很清澈訓練的模型,就沒有辦法用到比較暗的,或者說人工這個外部的光源。」此外,機器在不同角度拍攝會影響到魚種的辨識,彭彥璁也建議,可以透過設定函數公式計算,「就是偵測少部分角度的資料去模擬出整個360度,把這個整個場景變成一種函數,輸入取得資料的座標就可以對應他的任意角度。」李東霖則希望未來能夠在海底裝設多個非固定攝影機,偵測更多不同位置的角度。李東霖指出,雖然當今AI的應用研究範圍廣泛,但相對於天上及陸地,海洋還有許多發展空間,「在氣候變遷影響之下,水下生態的變化是非常快的,如果不靠科技去記錄,人們很難知道哪些魚種消失或是哪些魚種需要被保護。」團隊也期望透過水下AI技術實際量化魚種數據,讓相關學者做進一步研究,並同時督促我國政府進行相關的海洋保育工作。
擅用風向優勢 台北海院航出勝利
體育
第1630期
擅用風向優勢 台北海院航出勝利
2016-09-28
【記者陳玟蓓基隆報導】「105年全國大專帆船錦標賽」24及25日於國立台灣海洋大學盛大展開,來自台灣各地的帆船好手齊聚一堂,爭奪總冠軍的殊榮。本次的比賽項目為重型帆船索托27型(soto27),以團體賽的方式進行,最後台北海洋技術學院以3:0全勝成績抱回冠軍獎座。今年共有海大一隊、海大二隊、台北海院、東華大學、金門大學、澎湖科技大學、中山大學七支隊伍參賽,在比賽過程中各隊伍得設法引誘對手犯規,增加對手違例自罰的機會(見註解),並搶先完成指定航線。 105年大專帆船錦標賽當天風浪強勁,考驗選手們的臨場反應。圖/陳玟蓓攝第一天資格賽採用循環賽制,每一隊都必須與另外六隊進行一對一對抗,積分最低的兩隊予以淘汰。金大及東華因為積分排名最末,無緣晉級決賽,分別成為今年大專盃帆船競賽的第六及第七名。第二天則為三戰兩勝挑戰賽,由資格賽中的第五名挑戰第四名的隊伍,再由勝方向上挑戰前一個名次。其中,排名第四的中山代表隊在擊退挑戰者澎科大後,又靠著穩健的航行技巧,趁勝追擊打敗原本排名第三的海大二隊。然而,再向上挑戰呼聲極高的海大一隊時,海大一隊則藉著純熟的立帆技巧,在順風回航時,迅速將球帆立起,使得船速大增,成功防守,讓中山止步季軍。雖然挑戰失利,中山代表隊隊長蔡書瀚不氣餒地說:「我們全隊以前都只有玩過單人帆船,這次比賽第一次嘗試團體賽的方式,能夠晉級到第三名,我們真的覺得很榮幸。」冠亞賽則由排名第二的海大一隊挑戰暫居第一的台北海院,計分方式改為五戰三勝,雙方必須在比賽航線上競速,同時設法製造陷阱,造成對手違例的機會。第一場比賽開始,台北海院率先取得優勢的風向位置,並使海大一隊偏離航線、增加航距,儘管回程時台北海院的球帆未能順利迎風張開,造成船速微幅降低,但卻在極短的時間內調整纜繩與船帆的方向,迅速解決眼前危機,取得了第一勝。第二回合的比賽中,台北海院同樣利用風向優勢,一路領先,海大一隊則因為滑輪組臨時損壞的問題,無法順利變換主帆的方向,導致航行速度受阻,第二場結束,台北海院獲得第二勝。 海大一隊控制主帆的滑輪組損壞,在掌控船隻的方向上更加困難,也因為並未揚起球帆,雙方距離逐漸拉大。圖/陳玟蓓攝第三場關鍵戰役中,台北海院繼續設法製造海大一隊的違例情形,而更換船隻之後海大一隊重拾既有的水準,再度準備進攻,隨即對台北海院造成威脅。雙方勢均力敵,最後台北海院以些微的差距再度獲得勝利,在冠亞賽中直落三分,打敗擁有地主優勢的海大代表隊,成為本屆的冠軍隊伍。比賽過程中由於舵手是整艘船的行駛決策者,因此扮演重要的角色。這次台北海院的舵手張曜顯,從小接觸帆船,比賽經驗豐富,是全隊的靈魂人物。對此他謙虛地表示,團隊先前已經比過兩次賽事,所以在默契上配合得不錯,也是這次獲勝的關鍵。談到對於帆船的熱愛,張曜顯笑著說:「如果你有機會碰帆船,你就會對它很熱情,大家有一起玩出來的默契,再去比賽的感覺真的很好。」另一方面,未能守住冠軍獎座,海大帆船隊隊長黃冠傑談到失敗的原因時,難掩落寞地說:「我們幾乎都是從大學才開始接觸帆船運動,就經驗上來說還是比對手不足,所以在戰術決策跟臨機應變上都還需要再加強。」台灣四面環海,向海發展的條件優渥,但是帆船運動的資源卻相對很少。即便如此,仍然有一群帆船狂熱者正積極的培育人才、推動帆船運動,除了校內推廣之外,海大也會對外舉辦帆船體驗營。全國大專帆船錦標賽的主辦人、海大帆船隊教練林季燕說:「台灣對帆船比較陌生,希望可以透過這些帆船比賽,增進彼此帆船的技術,讓更多人認識帆船運動。」*帆船小知識*兩艘船面對面行駛時,左側受風的船必須讓右側受風的船優先通行;較接近風向的上風船必須禮讓較遠的下風船;若是兩船一前一後時,後船必須讓前船先行。在這三點基本規則之下,兩船會各自想辦法讓對方處於位置上的劣勢,若對方沒有適時地避讓,則可以向裁判舉發,增加對手的違例。違規的隊伍必須自罰一圈,或是增加對方犯規次數,以抵消掉自己的違例。一場比賽中若得到三次違例,則立即中止比賽,由另一方取得勝利。
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