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要進行溫室氣體減量,首先需瞭解排放情形,包含排放源、排放係數,透過精準掌握農產業碳排資訊,針對熱點投入資源進行滅量工作,建立低碳的耕作與養殖模式,推動農機電動化與設施設設能效提升,建構低碳農業。
數位科技
可擴散至全球海洋產業的數據生態系統
2018/10/05
漁業是人類歷史上規模最大,也最悠久的產業之一,自45,000年前採用人力捕魚到今日使用人工智慧、機械網和其他技術以提高漁船效率和海產品質,雖然增加了水產捕獲的數量,但仍舊無法達到最高的產業效率,許多自海中取得的產品仍舊浪費。然而,地球上人口持續增加,對水產品的需求也日益提升,海洋漁業需要改變現在非永續性的生產方式。   建立數位化供應鏈能透過大量數據分析建立供應計畫,善用科技串連供應鏈上下游的數據,除了可精準控制生產及庫存數量,倉儲成本、物流成本、門市缺貨風險等也將連帶下降,提高整體營運效率。然而全球漁業產業龐大,在分散的產品供應鏈中,不易達成數據共享的供應優勢。   為了解決大多數水產品供應鏈的碎片化的問題,Fishcoin的開發設計為點對點(peer-to-peer,P2P)網路,允許各行業關係人利用區塊鏈的共享機制,進而提升數據可信度、透明度和安全性。這種所有工具均開放使用且不依靠單個應用程式或中心行程的分散式系統就像是海星一般,稱為Starfish Protocol。Starfish Protocol是唯一與GSM協會(Groupe Speciale Mobile Association,GSMA)合作的區塊鏈項目,GSMA是世界上最大的電信公司協會,可能幫助其快速擴展至全球。【延伸閱讀】有朝一日泡泡無人機能協助農民為花朵授粉   使用Fishcoin除了可應用區塊鏈數據的共享機制,隨著使用者增加也會使得結構更加龐大,並且在漁民、進出口商等參與者輸入數據時提供獎勵-Fishcoin tokens,這樣具可擴展性的獎勵方式可增進漁民提供數據的主動性,進而促進漁業效率與永續性。
區塊鏈於放養雞產業之應用
2018/10/02
1984年中國的家禽業向資本市場開放,建立了工業化的大規模養殖模式。肉雞因生長快速而受到青睞,並很快成為速食業的首選,但每年爆發的禽流感和過量使用抗生素的報導都讓消費者存有疑慮。此外,2013年的禽流感疫情導致家禽業損失高達400億元,使得中國政府擴大了對食品安全的監管措施,且隨著消費者越加注重從農場到餐桌的食安問題,中國家禽業正在引入高科技技術幫助創新。   中安科技於2017年6月推出GoGo Chicken計畫,主要通過數位科技與區塊鏈提升家禽產業鏈的透明度。GoGo Chicken將自由放養的家禽與監控技術結合,每隻雞腳踝上都戴著一條腳環,可用以計算每日踩踏步數、年齡甚至死亡時間,預先購買雞肉的消費者可以透過應用程式查看所有詳細資訊。現今養雞業繁殖的肉雞通常於40天左右就可屠宰,但GoGo Chicken計劃中的雞隻可存活166天,風味比普通肉雞更好。   中國是世界上最大的肉類消費國之一,佔2016年全球消費量的28%。消費者為了追求更好的食品安全保障,逐漸捨棄在傳統市場購買雞肉的作法,轉而尋求於國際超市或是當地農民直接購買商品。由於看見背後的潛在利潤,許多中國的科技公司也已將觸手伸進肉類和家禽產業,例如京東集團在2016年推出了一個稱為Running Chicken的類似計畫,同樣使用區塊鏈,而網易公司投入有機黑豬飼養也已進行八年多。然而,中國目前沒有任何全國性官方的自由放養或有機產品認證,表示消費者需要自行驗證供應商聲明是否真實。總體而言,中國家禽業的轉變與20世紀80年代的歐洲相似,只是此趨勢是受到食安影響,而非考量於環境與道德問題。【延伸閱讀】可擴散至全球海洋產業的數據生態系統   GoGo Chicken的另一個目標是幫助提高農村收入,中國中西部地區受到地形影響,農地大多破碎,不易進行大規模的一致性生產,但透過良好的放養管理模式,或許能在保護環境的同時提升村民收入。目前負責GoGo Chicken的中安科技子公司連模科技已在貴州、安徽、山東和河南省招募了合作農場,並進一步擴展到西南部山區,預計到2020年將招募3,000個農場,提升綠色養殖的永續性。
無人機為日本高齡農民提供高科技幫助
2018/10/01
日本人口高齡化程度嚴重,為了緩解農業勞動力不足的問題,近年來各界積極進行無人機輔助農業作業的開發研究,目的是緩和農民務農的身體負擔並增進生產力,以對抗數十年來農村出生率下降與人口外移的問題。無人機可能是未來的日本高齡化農村的主要勞動力來源。   近期新創公司Nileworks 開發的無人機Nile-T8與JA Miyagi Tome及Sumitomo Corp公司進行合作測試,自動無人機於水稻田間噴灑殺蟲劑,同時診斷植株生長狀況,快速分析稻稈並決定需要多少農藥或肥料,讓農民能輕鬆判斷田間投入之需求與估算作物規模。購買一般較大型無線電所控制的小型直升機搭配噴霧設備約需1,500萬日圓,無人機卻只需約400萬日圓左右就可購得,高科技應用能緩解農村社會在年輕人出走後所面臨的勞動力短缺。【延伸閱讀】藉由無人機技術應用,精準監測馬鈴薯種植過程之氮肥使用   目前Nileworks公司正與官方進行協商,期望能允許操作者不用證照就能控制無人機,且能利用iPad進行操作及運用繪圖軟體,最終目的是將水稻種植成本降低到現在的四分之一。Nileworks計畫於五月開始販售無人機,預計第一年以100架作為年度目標並於五年達成4,000架。其它無人機業者,如SkymatiX公司也與Mitsubishi Crop及Hitachi公司合作,將提供農用無人機服務。   現今人們對農業仍存有刻板印象,認為務農是骯髒且粗重的工作,透過科技逐漸促進農業現代化轉型,或許能有效轉換民眾的舊有觀念並吸引年輕人回歸。
【綠趨勢】太陽能農場排放的二氧化碳量比燃煤電廠更少
2018/09/28
傳統火力發電廠藉燃燒煤、石油等化石燃料發電,過程中會產生二氧化碳等造成暖化的溫室氣體,長期下來逐漸使得全球氣候變遷越加明顯,故許多國家擬訂能源政策時常將碳中和視為最終目標,也就是使得碳排放(carbon emission)與碳吸存(carbon capture and storage, CCS或bio-sequestration)達到穩定平衡。   在減少碳排放的同時,為了滿足人類生活對於能源的需求,可再生能源成為未來使用的能源導向。美國密西根理工大學(Michigan Technological University)則比較了燃煤電廠與太陽能農場的溫室氣體排放與土地轉化效率,發現美國境內燃煤電廠的總碳排放量需在89%的國土面積滿足平均覆蓋森林率時才有辦法抵銷;而太陽能農場所產生的碳排放則較燃煤電廠少5倍,顯示太陽光伏技術(solar photovoltaic technology)是一種更有效率的土地利用方式。   作者Joshua Pearce博士表示:此種計算方式並無計入效率較高的黑色矽晶圓(black silicon)太陽能電池、在太陽能板之間加裝鏡子以增加吸收率或在兩裝置間種植農作物以達農電共生的模式增加土地利用率等方法。作者希望透過此次發表,呼籲應將資源運用於提高太陽能板轉換效率及太陽能農場的經營模式規劃,而非一昧用於火力發電廠大量排放溫室氣體後的碳吸存技術。【延伸閱讀】來自葉綠素f的新型光合作用系統   相關研究發表於<Scientific Reports>
Holstein UK推出牛資料庫以增進可追溯性與遺傳價值
2018/09/27
英國食品供應鏈的標準在全球擁有高度公信力,也保障了消費者信心,受到各種食安問題的影響,未來消費者對食品可追溯性的期望將會逐漸提升;而英國乳品行業也需要透過各項措施以促進未來的產業發展,包含牛奶成分要求、健康監測、農場保障、培訓和流動性以及身體狀況評分等。   Holstein UK的ARC(Approved Registered Cattle)計劃於英國乳品日(9/12)啟動,預計將建置一個完整的資料庫,提供登記在herd-book中動物的真實資訊,協助增進全球動物可追溯性與相關知識。此部分將與動物耳牌公司Caisley合作,為會員提供簡單且防篡改的組織取樣系統(tissue sampling system),並與動物血統、健康測試、乳品記錄、分類和基因數據相對應,可用於基因評估和親緣鑑定項目,提升品種遺傳價值。   另外ARC也對已登記譜系的牛隻後代開放,通過繳交組織採樣與親子資訊,可以將這些動物登記到單獨的數據庫中。而Holstein UK也能直接把數據傳送給British Cattle Movement Service (BCMS),便於其簽發牛護照,減少人員重複輸入數據的狀況。此計劃使消費者和加工者可確保動物飼養品質,並完整保留動物屠宰前的可追溯性,動物的DNA和親緣資訊也提升了供應鏈價值;酪農也能更準確地進行動物登記,優化配種決策以加速遺傳進展。【延伸閱讀】選擇氣候友善食材不僅可保護地球,也能促進健康與減少醫療支出   此計劃將有助於鞏固供應鏈整合,未來目標是推廣至所有其他乳牛和肉牛品種。
法國三項農業智慧化創新技術
2018/09/26
自動化機械發展已有數十年,工業上常使用機器人幫助進行精密且重複性高的作業,提升製造業工作效率。近年來,隨著研發水準逐漸提高,部分廠商也逐漸拓展機器人於農業的服務,包括除草、氣候預測或作物監測等。在法國的850,000位農民中,有79%的人使用互聯網(internet),70%的人會使用智慧手機的專業應用程式,此現象對於初創企業而言,代表農業市場的巨大需求。以下介紹三間智慧型農業機械的初創企業: 農業無人機的先驅- Airinov   Airinov公司推出的無人機結合多光譜感測器,可提供準確的統計數據與定位,在無人機飛越田間時即時檢查作物狀態,幫助農民了解作物健康並提升營養管理的能力。此外,隨著技術推進,農民所負擔的成本也逐漸下降,2012年時購買一部無人機需要40,000歐元,但到今日只需支付4,000歐元。 協助農民了解氣象創始者-Sencrop   天氣狀況是影響農民工作的核心要素,Sencrop的感測器系統可有效連接溫度、雨量和風速測量儀,提供農民視覺化的數據呈現,協助農民長時間與遠端監控田間狀況,提升管理效率、產量與抬高農民生活品質,至今已有超過6,000位法國農民使用此項技術。【延伸閱讀】隨著Nvidia投入智慧農機領域,人工智慧晶片發展將逐漸白熱化 除草機器人製造商- NaïoTechnologies   只要是種植作物的地方就有雜草生存的空間,使用除草劑可能使得農產品具有健康上的疑慮與爭議,因此使用機械性的方式除草則可免除此種狀況。然而這對農民而言需要付出大量勞力,故NaïoTechnologies公司發明了各式除草機器人,以應付不同作物的田間除草需求,包含葡萄園機器人Ted、除草機器人Oz和大型農場機器人Dino。
隨著Nvidia投入智慧農機領域,人工智慧晶片發展將逐漸白熱化
2018/09/18
日本農業勞動力高齡化比例非常高,而現有耕作方式也使土地生產力到達某種極限,因此積極導向智慧化以輔助高齡化勞動力之不足與增進土地生產力。然而,現今的農田中自動化機械的移動性還不夠流暢,可能因其體積或外型而產生一些作業限制,且全自動機械使用時需考量其安全性。   到目前為止,無人駕駛與工業設備領域是各個公司發展AI技術的目標,但農機與相關的自動化設備也逐漸成為新的戰場。為了突破農業和其他領域機械的作業限制,美國Nvidia公司正在與日本YAMAHA公司合作以開發智慧機械。YAMAHA的目標是建造無人駕駛農機,用於採摘和運輸蔬果等農業作業,計劃於2020年進行商業化,並將技術推進於其他無人機械。   由於農產品種類多樣,因此難以使用單一軟體進行所有農產品的辨識作業,但現今電腦的類神經網路與深度學習技術發展越趨成熟,我們可以教導人工智慧如何分析數據並從中學習。Nvidia設計的圖形處理器(graphics processors或稱graphics processing unit,GPU)能夠有效地處理大量數據,因此非常適合深度學習。目前Nvidia產品已結合於許多設備, Komatsu 公司和Fanuc公司都是其合作的對象。【延伸閱讀】光譜分析技術用於探討生物多樣性的潛力   在此同時,Intel也正在提升競爭力,去年以150億美元收購以色列Mobileye以提升AI晶片開發的優勢,今年5月,Intel表示將在2019年推出新一代神經網路處理器系列晶片。而Google和阿里巴巴也正在發展各自的處理技術,未來隨著物聯網技術的應用與設備連結逐漸擴張,相關處理晶片的市場戰爭將會越趨於白熱化。
法國Aryballe開發的生物感測器—人造鼻,可幫助產品品管並輔助新產品開發
2018/09/11
生物感測器(biosensor,又名生物傳感器)是一種分析特定組成分的裝置,一般生物感測器具生物感測區(bioreceptor)及生物訊號傳輸轉換區(biotransducer)兩部分。生物感測器的偵測原理是將生物感測區偵測到的生化反應(例如:酵素催化、抗體抗原免疫結合)訊號產生之電化學、光學或質量訊號變化進行初步的接收,再將接收的訊號透過生物訊號傳輸轉換區進行轉換,轉換後的訊號通常利用儀器自訂或內建的資料庫進行比對分析其組成分,分析的結果最後透過顯示器呈現供人判讀。法商Aryballe的人造鼻(artificial nose)就是一款透過生化感測器(biochemical sensor)偵測不同氣體分子類型,並結合光學技術(optic technology)獲取氣體分子訊息的一台生物感測裝置。   某些具有氣味的揮發性有機物(Volatile Organic Compounds, VOCs)充斥在環境中,不同比例成分混合的揮發性有機物構成我們所聞到的氣味,若能釐清揮發性有機物的種類與多寡便能了解物質的氣味的化學構成並量化之。人造鼻上的生化感測器可與不同的揮發性有機物結合產生特定的形式,透過用光學方式接收特定形式的光學訊號並放大處理,最後再比對Aryballe已建置的氣味資料庫,就可得知特定氣味的組成。人造鼻可應用於各種領域,包括食品科學方面。   Aryballe的總裁Tristan Rousselle解釋自家的人造鼻並非取代人鼻,而是做為輔助辨識的工具,並宣稱人造鼻能透過檢測氣體分子在不同時間中的變化,推斷食物的氧化程度並研判食物的新鮮度。在食品工業上,人造鼻能聞出每批產品的風味,使其達到一致的品管標準,也能協助新商品的開發。【延伸閱讀】快速檢測假蜜的電子舌   法商Aryballe目前已建構包含800多種氣味的資料庫,人造鼻已於上個月芝加哥食品科學學會(Institute of Food Technologists, IFT)展示發表。
使用智慧型手機對牛隻進行秤重
2018/09/06
監測牛隻重量與其健康管理息息相關,傳統上須將動物個別驅趕至固定式或移動式的磅秤,然而大規模畜牧業因其管理動物數量眾多,不易於短時間內反覆量測體重,且其中所耗費的人力與時間成本較高,動物於秤重過程受到人為干擾,容易使其出現緊迫或高壓反應,進而影響心理與生理健康狀態,人員於作業過程也可能面臨受傷風險。   匈牙利公司Agroninja則考量到智慧型手機的便利性,推出新的智慧型手機應用程式-Beefie,利用機器學習與智慧影像判讀技術對牛隻體重進行計算。只要在距離牛隻2-6公尺處利用安卓(Android) 5.1以上作業系統的智慧型手機拍攝動物側面照片,並依其指示輸入品種、性別、年齡和體型等參數,就能得到程式估算的牛隻體重;搭配輸入個別牛隻編號,程式就會記錄測量結果,並透過電子郵件傳送至管理者信箱,因此離線狀態也可讀取已儲存之牛隻體重資訊。【延伸閱讀】強化水體品質、提升檢測技術、發展綠能設施將健全漁業現代化發展   了解動物身體狀況有助於改善飼料配方、治療追蹤和確認授精之關鍵,結合手持式技術有利於縮短時間成本,也能將動物留在原本的畜舍,排除例行性健康檢查時的緊迫感。因此應用程式會進行一段時間的拍攝,就算動物正處於非靜止狀態,使用者也能挑選出較為清楚的照片作為計算使用,並保有95%準確度。
氣味感測器搭配NFC守護民眾食品安全
2018/08/31
根據美國疾病管制和預防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的數據顯示,美國每年就有4,800萬人每年因食物中毒而生病,其中約有125,000人住院,3,000人死亡。傳統上,民眾常以自身感官觀察肉品外觀與氣味,藉此評斷是否腐敗,但此種方式可靠性較低,無法完全避免食物中毒發生的可能性;而供應端所使用的檢測方式多半方便性不足,無法即時覺察產品狀況;因此開發簡單且方便的檢測工具有助於供應鏈或消費者進行食品衛生的日常監測,協助守護民眾的食品安全。【延伸閱讀】藉由分析高濕潤性非侵入型生物感測器監測與蒐集皮膚表面汗水以獲得人體保健資訊   近年來許多智慧型手機已逐漸支援近場通訊(Near-field communication,NFC)功能,NFC是一種短距離的無線連接技術,由RFID(Radio Frequency Identification)以及互連技術演變而來,使電子設備間可以在短距離內傳輸資訊。而中國南京大學與美國德州大學(University of Texas at Austin)合作,開發出一種奈米導電聚合物列印而成的氣體感測器,並將其鑲嵌到NFC標籤中;當肉類腐爛達一定程度時,感測器將接收到腐爛肉類散發出的腐胺(putrescine)和屍胺(cadaverine),並藉由NFC將資訊傳輸到附近的智慧型手機。   此種結合氣體感測器、無線傳輸與列印技術的新型NFC應用方式擴展了智慧型手機的功能性,相關研究發表於<Nano Letters>。
快速檢測假蜜的電子舌
2018/08/27
蜂蜜是由蜜蜂採得的花蜜釀製而成,味道香甜,自古便被當成食物或藥物使用。純蜂蜜深受民眾喜愛,市場價格極高,但蜂蜜產量經常不敷市場所需,因此常有不肖商人以人工香料、色素、糖水等混充至蜂蜜中販賣,使得市售蜂蜜的真偽問題一再困擾著消費者。   隨著微型感測技術發展以其人類對味覺辨識機制的認識提升,科學家開發出許多電子舌,內部包含敏感的信號收集端、電路系統與資訊分析端,用以模擬人的舌頭品嘗味道後的感官指標,並將其應用於各式食品與藥品的檢測系統。   為了更加快速且方便地辨別假蜜,西班牙瓦倫西亞理工大學(Universidad Politécnica de Valencia,UPV)的研究人員開發多階段脈衝伏安法(multistep pulse voltammetry)電子舌,搭配多變量統計(multivariate statistics)分析純蜂蜜(石楠、橙花和向日葵蜜)與純糖漿之間的差異,並在不到一個小時的時間內成功辨別摻入不同比例糖漿的假蜜。【延伸閱讀】生物性電子鼻幫助「聞」出腐敗味   只要做好參數調整,電子舌將能提供比起現有裝置更加快速、簡單且低成本的辨識功能。未來或許可利用電子舌進行大量的第一線產品或原料檢驗,少數辨識困難的樣本再利用其他技術進行更精細的分析,幫助檢驗人員或廠商把關消費者權益。   相關研究發表於<Food Control>
Ceres Imaging結合無人機及感測器於精準農業之應用
2018/08/17
美國的農業型態多為大規模、粗放式農業,高度機械化作業與單一化種植有利於農民管理與補足勞動力,但這樣的作業方式面臨病蟲害威脅時也容易造成巨大損失。隨著全球氣候變遷現象越加明顯,農民需要更加良好的風險預測與管理能力,才能維持每一季農產產量與品質。   美國的Ceres Imaging公司在小型無人機上搭載高分辨率的航拍設備與感測器,能夠經由低空拍攝以取得作物葉綠素含量、植株數量計算、樹冠層溫度等資訊,並經由分析計算,協助管理者了解植物蒸散作用狀況與需水量;此外,該系統也結合GPS(Global Positioning System)定位,透過電腦或其他智慧型裝置可提示異常狀況所出現於田間的確切位置。其優勢在於提前發現肉眼無法觀察到的狀況,避免潛在性的作物病蟲害持續擴大,使農民可快速對症下藥或進行其他處理,減少後續品質或產量之損失。   目前此項技術已使用在許多農場,成效良好。例如澳洲Century Orchards的杏仁園依靠此技術找出缺水與需要修剪的高度生長區域,經過調整灌溉系統後提升了20倍的投資報酬率;而位於加州的Terranova Ranch則利用其搭配的IOS應用程式比較植株健康狀況的差異,並用於評估不同區塊的收穫時間,每英畝增加約25萬噸的產量;另外此技術也幫助Evergreen FS提早發現玉米與大豆田間的Cercospora屬真菌病害,針對其精準施藥比起傳統施藥法高出了6倍的投資報酬率。【延伸閱讀】印度農業科技公司如何幫助應對氣候風險    Ceres Imaging使得農民不必購買重型設備,也無須在農地安裝各式硬體裝置,即可定期得到作物生長狀況的精確報告,提升了管理便利性與農民接受度,或許此類技術也將成為未來智慧農業趨勢之一。
Microsoft-Techno Brain通過雲端數位平台促進非洲農業
2018/08/08
在新自由主義(neoliberalism)的推波助瀾下,全球農業逐漸朝向大規模、單一化、經濟化的模式推進,其中非洲綠色革命聯盟(The Alliance for a Green Revolution in Africa,AGRA)與非洲化肥與農業企業夥伴關係協會(African Fertilizer and Agribusiness Partnership,AFAP)也因應而生。在國際農業巨頭公司遊說下,非洲多國政府順應其邏輯推動農業管理政策,鼓勵農民邁向現代化農業。   在此同時,規模小、資源少的地方小農由於缺乏風險管理與預警經驗,比起經濟化農場更容易受到氣候與病蟲害影響。為了增加農民因應農業災害的時間,提升風險管理能力,Techno Brain公司與微軟合作,在非洲推出數位農業平台,以全球定位系統(Global Positioning System,GPS)標示農場位置,可搭配氣候預測、土地管理、作物與土壤調查等其他用途,以有效幫助農民提高產量與增加收入。目前此項系統已和印度政府及企業合作,而現在也正在向馬拉威、坦尚尼亞等非洲國家擴展,農民可通過簡訊和語音服務,從雲端獲得最佳播種時間、害蟲生長警報、天氣通知、建議收穫時間、市場資訊和農業技巧等訊息。【延伸閱讀】JA全農增加Z-GIS農業經營管理系統的資訊共享功能   Techno Brain是非洲第一家通過CMMI 能力成熟度整合模式(Capability Maturity Model Integrated) level-5的公司,其與微軟在雲端智慧和精準農業運用之結合,能強化非洲地區農業的智慧化進程。而撒哈拉沙漠以南地區的小農與依靠天然雨水灌溉的「雨養農業」佔據90%,若能適當利用相關地理與農業資訊,則未來潛力無限。
無人機進行大面積橄欖病害監控
2018/08/02
橄欖是義大利主要的經濟作物之一,也是橄欖油製造的重要來源;但近年來義大利南部地區的橄欖樹受到細菌Xylella fastidiosa影響,使得橄欖產量與品質下降,對於其農業經濟產生嚴重危害。X. fastidiosa是一種植物病原細菌,經過媒介昆蟲入侵植物後會逐漸堵塞其木質部,使得寄主體內水分運輸受阻,造成植株脫水、葉片黃化、焦枯、萎凋甚至死亡等徵狀。此種病原長期於美洲地區肆虐,可感染葡萄、梨樹、柑橘、夾竹桃等超過350種園藝作物,並且已擴散到歐洲與亞洲多個國家,我國也有許多作物感染案例。   有鑑於現今全球農業貿易之發達,及早發現並預防病害向外擴散是至關重要的課題。然而,病原感染植株後具有潛伏期,農民無法光從外觀評斷作物是否受到感染,因此常忽略及早剃除病株的黃金時間,而媒介昆蟲在此期間也不斷來回於健株與病株間,等到病徵明顯時已無法挽救產量損失。   為了幫助農民及早發現病害,歐盟聯合研究中心(Joint Research Centre,JRC)的研究團隊利用機載成像光譜儀(Airborne Imaging Spectrometer,AIS)與熱成像(thermography)拍攝橄欖樹影像,此種裝置能捕捉可見光至紅外光區段的光線,分辨率為40-60公分,搭配人工智慧進行分析,可判讀光合作用之旺盛程度,例如,蒸散作用較弱的植株溫度較高。【延伸閱讀】Smart Ag發布第一款無人駕駛機械平台   該團隊於兩年間拍攝了15個區域中的七千多棵橄欖樹,部分橄欖樹叢透過此種方法所得之判斷準確率可超過90%,因此適合在田間大範圍進行即時監測;以往1000公頃面積需要經過三個月的人工檢測,現在只需要一架無人機即可於一小時內完成。未來推廣至西班牙的杏林,與馬約卡島(Mallorca)的葡萄園,相關研究發表於<Nature Plants>。
幫助植物追逐陽光的機器人
2018/07/30
一般而言,植物透過外界環境刺激,藉由水分變化進行膨壓運動或激素進行生長運動,以捕捉日光、水分或其他生長所需營養,例如向日葵的向光性、氣孔開闔與毛氈苔的捕蟲運動。然而,植物的移動較為被動與緩慢,植物根部的固著性使其無法像動物一樣,根據環境的即時狀況而移動至所需生長要素面前,在劇烈變動的環境下較容易因適應不良而死亡。   有鑒於此,中國的Vincross公司提出結合機器人與植物的想法,製作出可自主移動的六足機器人—HEXA,具有良好的移動與穩定功能,前方則搭載720p攝影機、測距感測器、三軸加速度計、紅外線發射器,幫助機器人「看見」前方狀況與跨越障礙。將盆栽結合機器人,就能實現植物自行即時移動的目標,幫助植物「走出」陰影與「躲避」烈日,而人們則可透過手機應用程式遠端操控機器人,或藉由MIND系統及HEXA simulator自由控制與設計機器人的動作,並上傳分享或下載其他人所編排的程式,使機器人動作更為複雜與擬人化。【延伸閱讀】沿著抹香鯨的表面移動的小型機器人    透過該機器人的發明,能夠增進植物移動的自主性及植物與人類間的互動性,未來或許可增加偵測水分或二氧化碳之感測器,或將相關技術應用於園藝領域中,減少人們於居家照顧大量植物的麻煩。
牛肉經分解而得的多肽可以減少苦味
2018/07/19
苦味是動物長期以來演化的味覺感受之一,通常也是最敏銳的一種,苦味的來源並非由單一化學物質所引起,主要含有苦味的兩類化合物為長碳鏈有機化合物與生物鹼。苦味通常也與危險訊號連結,例如某些生物鹼的致死劑量極低,食用過量將對動物健康形成危害,故苦味在某種程度上也是保護動物免於傷害的防護線。然而,部分對人體有益的食物或食品也含有苦味,因此食品和製藥行業一直在尋找減少或消除苦味的方法,增加這些食物或藥物的適口性。   生物活性肽泛稱一類分子量小於6000Da(Dalton)的小分子蛋白質,因其組成的胺基酸種類與排序不同而形成多樣結構。其中由牛肉蛋白質分解成的生物活性肽可以阻絕舌頭上的苦味受體,具有可添加在於其他食物或是藥物當中的潛力。人體中能偵測苦味的受體至少有25種,這些受體屬於味覺家族蛋白中的第二型(T2R),然而到目前為止,只有少數T2R活性抑製劑被發現。【延伸閱讀】科技始終來自「牛」性 機器人擠牛乳產量增加15%   加拿大曼尼托巴大學(University of Manitoba)的研究人員則使用六種不同的酵素,包含鹼性蛋白酶(alcalase)、胰凝乳蛋白酶(chymotrypsin)、胰蛋白酶(trypsin)、胃蛋白酶(pepsin)、風味酶(flavourzyme)和耐熱蛋白酶(thermoase),分解牛肉蛋白產物,再利用電子舌偵測這些產物降低奎寧苦味的效果,發現用胰蛋白酶和胃蛋白酶分解後的產物降低奎寧苦味的效果最好。此外,於HEK293T細胞中添加鹼性蛋白酶與胰凝乳蛋白酶的水解產物也可以減少T2R4苦味受體釋放鈣訊號,且這些阻斷苦味訊號的效果與多肽的結構長短相關,此發現未來或許可應用於食品或藥物添加之用途。   相關研究發表於ACS的<Journal of Agricultural and Food Chemistry>
利用紅外光變化偵測二氧化碳之感測器應用
2018/07/17
全球人口數量至今仍在持續增加,據聯合國統計,至西元2050年時全球人口預計將超過90億,屆時糧食需求將增加六成以上。然而目前儘管耕作方式不斷改進,但農作物產量增加速度並無法跟上糧食需求的增長。此外,氣候變遷、環境汙染、土地與水資源耗損等因素也持續威脅著糧食安全,因此發展改變食物生產的突破性技術刻不容緩。   未來預計80%的人將聚集於城市地區,如何在空間、資源與能源的限制下應付高密度人口的糧食所需是學者專家們正在努力研究的方向,「垂直農業」的出現提供未來糧食生產的新方向。垂直農業藉由精準的偵測與環控技術,創造適合作物生長的理想環境,屏除天然氣候的不確定因素與病蟲害侵擾之風險,日本、荷蘭、新加坡與美國等地均已出現相關的商業化工廠;預計至2024年,垂直農場市場將到達130億美元。【延伸閱讀】能偵測土壤水分多寡的作物灌溉感測器將能達到省水之效   除了營養、需水量、溫溼度控制外,二氧化碳濃度也是影響作物生長與光合作用速率重要的影響因素,適當的濃度可以幫助節省作物用水量與增進生長速度。英國Edinburgh Sensors公司推出了氣體感測器-GasBoxNG,此儀器使用NIDR (non-dispersive infrared) gas sensors進行偵測,當紅外光通過含有二氧化碳的空氣管時,部分光線會被吸收,而機器可以光線通過差異推算二氧化碳濃度。使用在垂直農場中可即時監測二氧化碳濃度,並搭配自動化控制系統持續維持適合作物生長的二氧化碳濃度。另外,此儀器也能應用於厭氧發酵時的通氣量監測與植物生理狀態觀察,並將資訊傳輸於電腦或智慧型平板中。
大數據幫助改善豬隻健康狀況之商業應用
2018/07/11
2018年第十屆豬隻健康管理歐洲研討會(European Symposium on Porcine Health Management,ESPHM)在5/9-11於西班牙巴塞隆納舉行,其中有五項關於大數據於豬隻健康的商業應用。 1. 監測豬隻呼吸道狀況   比利時的Soundtalks公司擁有許多農場動物的音頻數據,透過麥克風收集、電腦判讀與智能預警系統協助管理者或獸醫判斷豬隻所發生呼吸促迫之狀況,目前正在美國進行大規模養豬場試驗,幫助發現豬隻早期的呼吸道疾病,未來持續將相關技術推廣到肉雞、蛋雞與牛群身上。 2. 測量與改善養豬場之生物安全性的電子追蹤系統   MSD Animal Health與PigChamp EU合作使用了B-eSecure,這是一個用於追蹤人員於不同農場間流動的電子系統,幫助了解人員移動狀況與豬繁殖和呼吸障礙綜合症(Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome,PRRS)擴散間的關係,其測量結果可作為提升生物安全之參考,並可作為於培訓、指導和監督員工遵守生物安全規範之工具。 3. 新型豬疫苗接種裝置   Ceva公司展示了新一代Smartvac疫苗注射器,幫助簡化豬疫苗接種的程序,負責人能利用平板或智慧型手機上的應用程式追蹤疫苗注射速度、使用針頭數量、注射動物與操作者,所有資訊均使用簡明易懂的圖表顯現。Ceva還提供動物死後肺部評分分析,這些結果可與原始疫苗接種狀況連結。   Hipra公司則推出了Hipradermic無針疫苗接種裝置,此裝置可讀取疫苗瓶上的RFID晶片,得到疫苗資訊,包含藥品名稱、批號、保存期限等,還可透過藍芽與智慧型手機連接,用戶透過手機上的應用程式就能讀取疫苗接種時的相關數據。此外,Hipradermic還可經由HipraQnect系統進行管理,HipraQnect包含可讀取RFID天線、偵測疫苗接種輛的感測器及一張SIM卡,能夠自動且獨立將數據傳送至雲端保存。【延伸閱讀】開放式數據引領農業科技未來   MSD推出了IDAL®3G,這是IDAL系列最新的無針皮下注射裝置,採用長效鋰離子電池,能夠減輕豬隻與人在注射時的壓力,目前可配合該公司推出之PORCILIS® PRRS、PRIME PAC™ PRRS、PORCILIS® PCV ID、PORCILIS® M HYO ID ONCE、PORCILIS® AD BEGONIA等五種疫苗使用。

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