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「AI萬穗」回應全球糧食議題 中興團隊助增水稻產量
新知
第1822期
「AI萬穗」回應全球糧食議題 中興團隊助增水稻產量
焦點
2025-12-12
【記者方凱琪報導】金黃稻穗在花東的田間閃爍著耀眼光芒,這些粒粒皆辛苦的成果不僅有農夫的努力,更有國立中興大學「AI萬穗」研究團隊背後的技術支持。由中興農業企業經營管理在職專班碩士生謝宏政、劉興忠、高金裕與江美姿組成,團隊費時超過18年,經歷數次在台中、台南、屏東、花蓮與越南、泰國等地區的田間實作,反覆測試,最終推出「萬穗寶」和「AI小農管家」,技術成果於國科會創新創業激勵計畫(From IP to IPO,FITI)獲創新領航獎。 謝宏政回憶一切的起源是在進入肥料公司上班後,因緣際會接觸臺灣最大越光米廠商壽米屋企業有限公司(大橋越光米)的契作班長,他說明臺灣的環境每兩年可以收成四期水稻,當中通常只會有一次豐收,剩餘三次常因氣候或蟲害等多重因素而損失,謝宏政轉述,班長當時苦惱地表示,希望謝宏政能開發技術,讓稻米產量能增加20%。班長的願望成了團隊的研究動機,經過比較與研究,謝宏政發現,既有的水稻技術僅能增加單位體積內稻穀的重量,無法提高稻作的出穗量,這讓團隊下定決心,研發能真正提升稻米總出穗量的解方。 臺灣以插秧種植水稻,一開始每叢約有5至10根秧苗,之後會一圈一圈分化出多代分櫱(註一)。團隊說明,水稻的一叢秧苗會同時進行生長階段,但較晚分化出的分櫱成熟度不足,無法孕穗卻仍會消耗養分,這些無效的分櫱會被一同收割,造成水稻抽穗率(註二)大幅下降,因此傳統作法多建議將每叢分蘗數控制在四代分蘗以內。團隊調整配方研發出萬穗寶,農民僅需在噴灑農藥或施肥時將其混入,再散佈於葉片表面,該營養劑即可進入水稻作用,達到「提升水稻孕穗率」與「多代齊出穗」的效果,謝宏政說:「我們的做法是讓水稻從『國小到大學』都具備生育能力。」並解釋萬穗寶能讓不同時期形成的分蘗同步具備出穗能力,使稻作孕穗率達90%。 註一:水稻等植物在接近地面處會生出分枝,成圈狀向外生長。 註二:抽穗是指水稻、小麥、玉米等穀類作物在發育成熟時,幼穗(稻穗)從葉片(劍葉鞘)中長出來的生長階段。 團隊也研發AI小農管家,準確判讀水稻施肥及用藥時機,讓施肥效益最大化。具資工背景的劉興忠在團隊中主要負責AI技術,他指出AI小農管家的鏡頭採用變焦系統,鎖定稻作生長狀況,並以雷射光驅趕動物、辨識農作物病蟲害,與判斷最佳施作時機。數據比較後顯示,AI小農管家搭配萬穗寶使用能強化孕穗效果達95%。 技術研發耗時許久,曾歷經三年瓶頸。當團隊首次將萬穗寶用在花東稻田時,產量一直不如預期,直到一位農民大姐與謝宏政分享他們在稻作時的用量很節省,一分地僅使用30公升肥料,團隊才頓時發覺盲點。因花東地區的農地特性,使當地農民插秧深度較淺,因此施肥用量也較少,導致整體施用量遠低於西部正常用量60公升,最終使產量提升不如預期。該次經驗也凸顯農地實證經驗的重要性,讓團隊從中發覺農民在施肥的慣用模式對成果影響重大。 FITI主辦方認為,AI萬穗的技術兼具回應全球糧食議題和市場化潛力,這正是該獎項著重的價值。創新創業激勵計畫辦公室組長王玳琪說:「在前期評選階段,雖然審查委員多已肯定團隊技術,但認為他們在競爭分析與行銷計畫方面仍有需要改善之處。」對此,研究團隊後續也明確制定出經營模式與公司年度發展計劃。評審委員更指出,AI萬穗的成員長久以來鑽研農業領域,「這種一輩子只為做好一件事的職人精神,十分值得鼓勵。」 此外,謝宏政分享團隊成員的跨領域背景,除了大多出身農家,成員專業更從化學、財務到資工,「我們是在職的學生,所以基本上都帶有一些專業的技術底在身上。」團隊利用自身跨領域能力與大量田間實作經驗,解決水稻種植的長期瓶頸,並期許未來能建立更完整的田間資料庫,完善智慧農業系統。
中興研發智慧預測系統 稻農以手機拍攝獲灌溉建議
新知
第1798期
中興研發智慧預測系統 稻農以手機拍攝獲灌溉建議
焦點
2024-11-08
【記者蔣若暄報導】隨著乾旱發生頻率增加,提高用水效率已成為台灣農業永續發展的重要課題。國立中興大學基因體暨生物資訊學研究所特聘教授兼所長朱彥煒與團隊成員簡靖軒、詹永寬、賀端華、余淑美、羅舜芳、梁育臺、陳俊𦵴,共同開發「預測水稻用水需求的系統及方法」,使用者只需手機拍攝稻田影像,系統便能分析水稻生理反應並提供灌溉建議,榮獲2024年台灣創新技術博覽會發明競賽鉑金獎。 目前市面上的預測灌溉系統,主要依賴氣候環境、土壤溫濕度及植物顏色等指標。現就讀國立中興大學醫學生物科技博士學位學程七年級的簡靖軒表示,這些方法存在許多限制,「土壤濕潤程度不一定代表植物內的含水量,且水稻顏色通常是在生長已受到影響後才變化。」因此,團隊研發一種智慧系統,能從葉片溫度、植株高度和葉綠素含量評估缺水程度。以葉片溫度為例,植物在缺水時葉溫會升高,利用這些生理指標就能提供適時適量的灌溉建議,達到節水目標。 「一個光譜機器大約數百萬元,農民不可能去買。」朱彥煒提及,考量感測器因成本問題不易普及,所以改讓使用者以手機拍攝稻田,只要畫面中有八成面積涵蓋農田,就能將照片上傳至應用程式「阿米亞app」,並從雲端系統得到灌溉建議。「大概15到20秒就會有結果。」簡靖軒補充道。團隊將手機拍攝的RGB影像轉換為類光譜影像,擷取能夠反映稻作生理訊號的波段,藉由單一或多個區間的波段組合建構模型,再透過演算法分析水稻的灌溉需求。 隨著計畫推進和資料累積,團隊將系統應用於實際場域,收集了六年的數據,並從中隨機抽取20%進行測試,最終預測準確率達到93%到96%。使用此系統的稻農詹小姐(化名)表示,巡田時只要拍照就能得知稻作是否需要灌溉,「準確率不輸給經驗豐富的老農友,讓我感受到AI科技真的可以幫助到農友。」他認為在節水的同時,也能維持稻作的品質與產量。 談及未來研究方向,簡靖軒說:「希望讓台灣農業更便利、高效。」他計畫結合病害、蟲害與施肥建議,建立精準的自動化系統以節省人力資源。朱彥煒也提到,除了持續鑽研如玉米、高粱等糧食作物,團隊也開始將系統應用在經濟作物,例如草莓、百香果和番茄。「草莓的初步技術已經發展完成,年底會收集資料進一步驗證。」他補充道。 農業部農業試驗所作物組助理研究員侯雅玲分析,此系統將改變水稻管理方式,「在水資源有限的情況下,它的效益會比較大。」他也提醒,若想應用至其他農作物或地區,不僅需要重建和擴大資料集,還要考量實施成本,以確保可行性和經濟效益。國立臺灣大學生物資源暨農學院農藝學系副教授蔡育彰則提供未來研發建議,他說:「不同生育時期和品種都可作為改良的項目。」
風災農作折損高? 興大研發新種水稻抗白葉枯病
新知
第1689期
風災農作折損高? 興大研發新種水稻抗白葉枯病
2018-11-21
【記者許芷瑄綜合報導】國立中興大學農藝學系14日舉辦水稻新品種「興大9號」、「興大11號」發表會,新品種由興大農藝學系教授王強生帶領開發,耗時8年改良「台稉9號」及「台南11號」,利用分子抗病育種技術,雜交導入抗病基因,使新品種除了具有米質優良、耕種容易的原特性外,更能減少水稻遇上颱風時,易受感染的白葉枯病發病率。「育種前要先有好、有壞的種原。」王強生表示,育種前要先有不同遺傳特性的種原,具有差異性的種原才能比較出品種的優劣性。然而受限於過去國內並無優異水稻種原,因此他從1993年開始開發研究,透過化學誘變,像是化合物疊氮化鈉,讓水稻種原產生遺傳變異,並建立起水稻突變庫。此次開發的水稻新品種「興大9號」及「興大11號」,即為突變庫中抗白葉枯病品系長期育種而成的結果,研發期間稻米須在實驗室、溫室以及國內五地區的田間進行區域試驗。王強生表示,雖然在漫長研發過程及試植結果的考驗下會感到寂寞,但育種結果同時也讓他充滿成就感。 「966品系」是突變庫中育種品系之一,「興大9號」即為此品系之育種結果。圖為「966品系」與「台梗9號」實際耕種畫面。 圖/王強生提供白葉枯病是水稻三大病害之一,行政院農業委員會台中區農業改良場副研究員廖君達說:「水稻在幼苗期感染白葉枯病會影響產量,在孕穗期感染則會影響米質。」因此在易受病害的第二期作,農民常需要噴灑農藥,以防治水稻感染病菌,長期下來不僅農民暴露在充斥著農藥的環境中,食用米安全也因農藥是否殘留而產生疑慮。王強生表示,新水稻品種除了能降低農藥施用成本,更可以提供消費者有機、無毒的安全食用米。行政院農委會台中區農改場助理研究員鄭佳綺認為,抗病品種的種植能提升農民整體經濟和管理效益。目前新品種已申請植物品種權,預計明年第二期作開始透過技術移轉方式,提供給有意願栽培的農民。
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