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趨勢快訊
透過機器學習堆疊整合法預測智慧農場辣椒植物溫室數據
2023/11/27
近年來,由於農業結構性問題,韓國面臨農民老化、農業勞動力減少、生產面積減少、進口農產品增加等問題導致韓國農業成長、收入和出口停滯。智慧農場作為解決這些問題和振興農業的解決方案正在獲得認可,智慧農場透過監測和控制土壤品質、氣候條件和作物疾病發生等因素,以自動化和機械化優化農業流程。   研究重點團隊先建立智慧農場測試平台,並從6月至9月對溫室栽培之辣椒進行實驗,收集環境感測器數據,根據收集之數據進行核密度估計分析、數據分析和相關熱圖分析,接著利用機器學習中的長短期記憶(LSTM)、雙向長短期記憶(BiLSTM)和循環神經網路(GRU)作為基礎模型開發出堆疊整合模型。   研究結果與LSTM、BI-LSTM和GRU作為預測感測器氣溫資料變數之一之現有模型相比,團隊開發之堆疊整合模型表現出優越結果,均方誤差MSE 0.594,平均絕對誤差MAE 0.601,R平方值為 0.958。但也具備一些限制,資料收集和分析時間相對較短,大約從六月到九月,歷時約三個月,韓國四季分明,農作物生長與環境條件差異顯著。   研究成果已發表在MDPI應用科學期刊第18期《農業科技》,這項研究建構出堆疊整合模型驗證有效預測氣溫,顯示從依賴經驗之傳統農業轉換採用數據分析和人工智慧等數位轉型,為智慧農場奠定了基礎,在農業領域具有貢獻。【延伸閱讀】- 使用物聯網與回歸機器學習運算,打造自動化智慧溫室系統
咖啡化合物可改善與年齡相關的記憶力和學習能力下降
2023/11/25
老年人通常會遇到問題解決速度變慢、流暢推理能力下降、感知速度下降、記憶力和空間能力受損的情況。隨著全球人口老化,人們對減少或預防這種年齡相關的認知能力下降的方法進行了大量研究,先前亦有許多研究投入研發具有神經保護特性的天然生物活性化合物來減緩大腦老化。日本筑波大學的一項新研究調查了咖啡豆中高濃度存在的一種生物鹼化合物-葫蘆巴鹼(Trigonelline)如何影響小鼠的認知功能。   咖啡因、葫蘆巴鹼和菸鹼酸(維生素 B3)是咖啡中三種重要的生物活性化合物。在咖啡豆烘焙過程中,葫蘆巴鹼被分解為菸鹼酸,對神經、消化系統和皮膚有益。在此研究中,研究人員使用了表現空間學習缺陷和記憶喪失症狀的老化促進小鼠,並以5 毫克/公斤/天的劑量持續 30 天口服葫蘆巴鹼,30天後,小鼠接受了行為測試以量測其空間學習和記憶能力。研究發現,給予葫蘆巴鹼的小鼠在空間學習和記憶能力方面表現出顯著改善。   迷路或忘記物體放置位置等空間記憶問題是海馬迴(hippocampus)受損的常見症狀,由於人類海馬迴會隨著年齡的增長而縮小,這可能導致與年齡相關的認知能力下降。因此團隊研究了葫蘆巴鹼在海馬迴中的生物效應,發現在餵食葫蘆巴鹼的小鼠中,與神經系統發育、 細胞能量產生、發炎和自噬作用(身體重新利用舊細胞和受損細胞的過程)相關的訊號路徑受到顯著調節。且葫蘆巴鹼透過負向調節導致促發炎細胞激素產生的途徑來抑制神經發炎,同時顯著升高對正常大腦功能扮演重要角色的神經傳導物質如多巴胺、正腎上腺素和血清素。   研究人員表示,由於葫蘆巴鹼在改善老化相關認知能力下降方面的治療潛力,未來可能作為一種潛在的藥用化合物,用於改善認知老化和神經發炎相關的中樞神經系統功能障礙。   另外,對那些希望透過喝咖啡來提高葫蘆巴鹼攝取量的人來說,2014 年的一項研究發現,一杯標準義大利濃縮咖啡(約25 毫升)平均含有42.4 毫克葫蘆巴鹼,其中阿拉比卡咖啡的含量較羅布斯塔咖啡高,而無咖啡因咖啡也同樣含有葫蘆巴鹼。【延伸閱讀】- 研究證實咖啡加工的副產物萃取物富含許多機能性成分
中國農業與食品應對氣候變化企業聯盟
2023/11/24
農食系統既是重要的溫室氣體排放源,又是一個巨大的碳匯系統,農食系統企業在氣候變化應對中承擔著特殊和重要的責任。   先正達集團中國聯合北大荒、百威、蒙牛、諾維信、雀巢、鑫樂、約翰迪爾、雅苒和極飛科技共同發起成立農業與食品應對氣候變化企業聯盟(以下簡稱聯盟)。聯盟成員企業將通過開展一系列聯合行動,推廣農業和食品領域固碳減排措施,降低產業鏈溫室氣體排放水平,提升農業與食品行業應對及適應氣候變化能力。同時,通過聯盟的影響力,探索協同目標和項目開展,不斷擴大和推廣先進實踐經驗,從而為減緩和適應氣候變化貢獻力量。   聯盟成立發布會上,聯盟成員企業發起聯合倡議,計劃從三個方面開展重點工作:在保障糧食安全的前提下,踐行農食領域固碳減排措施,採取高效低碳的農業及食品生產技術,推廣再生農業實踐,推動農業與食品行業可持續發展;強化企業低碳發展責任,推動公司業務的綠色可持續轉型,推進農產品和食品全生命週期溫室氣體減排,致力於提供綠色、環保且氣候友好的產品和服務;倡導協同與合作,推動綠色低碳工廠實踐,構建綠色供應鏈,賦能傳統農業與食品行業低碳轉型,為應對氣候變化貢獻力量。   農業農村部農業生態與資源保護總站總農藝師李惠斌指出,農業農村部和國家發展改革委今年印發了《農業農村減排固碳實施方案》,明確到2030年農業農村領域減排固碳主要有六項重點任務和十項農業固碳減排重點行動。此次聯盟企業既有種植型企業,也有養殖型企業,還有農機企業與食品企業,可以說在上述十大行動中都可以貢獻力量,發揮作用。【延伸閱讀】- 配合2050淨零 農委會推「企業ESG專案」鎖定3大領域
沖泡從30分鐘到3分鐘!有機袋茶示範競賽 翻轉台灣茶印象
2023/11/23
過去不少人認為茶包裡的茶是屬於茶末、茶碎,是比較次等的茶葉再利用才做成茶包。為了翻轉形象,讓國人方便喝好茶,農業部農糧署、農業部茶及飲料作物改良場首度舉辦全國有機袋茶分類分級TAGs評鑑示範競賽,鼓勵台灣茶農製作比較符合現代人茶飲習慣、喝茶方式的袋茶。   農業部茶及飲料作物改良場場長蘇宗振表示,袋茶使用比較符合現代生活習性,尤其現在人生活緊張,工作的方式可能不適合用過去壺泡台灣茶的方式,從準備器具到最後可以喝到一杯茶要30分鐘;但以現代人的角度來說,可能需要在3分鐘內就可以喝到一泡,不僅可喝到茶的本質,也要喝到茶也原味,還要能感受到茶的特色與香氣。   蘇宗振表示,未來台灣的茶產業,袋茶是一個重要的發展與角度,但袋茶與一般茶葉又是不一樣的製茶工藝,要放一定的量,茶湯的香氣滋味要在一定時間溶出,勢必要有不同的製程。不是把一般傳統茶葉輾碎,或者整顆茶葉放入三角立體茶包中,就可以讓它完整原葉展開,這都是過去的概念。他說,茶改場希望利用這次示範賽,明年擴大舉行,把台灣的袋茶品質提升,帶動袋茶相關加工技術上的提升,需要相關研發單位與產業一同推動。   台灣茶葉感官品評發展協會理事長許偉庭表示,早期袋茶比較沒已受到重視,因為國人喜歡傳統壺泡方式,但因為時代的演進,希望喝茶也要快、要時尚,要很快速簡單又帶點時尚感,很簡單,時尚就是結合新穎包裝;早年會認為比較次級的茶才會做成袋茶,主要是因為茶葉生產過程會有細碎茶粉,是珍惜資源的概念,所以很長一段時間,外界都認為,袋茶就是次級茶。   許偉庭表示,這次示範競賽,希望翻轉這觀念,因此來比賽的茶農,讓它有簡單的方式沖泡,要利用茶葉的原葉,品質要求非常高,帶入袋茶評比裡。這次袋茶示範賽,包括清風茶行謝文育、舞茶實業有限公司、水葉農場王信哲獲得特選,其袋茶葉品質質量均佳,且包裝精美,被評比為特選。【延伸閱讀】- Tea Drops開發無濾袋茶專利─茶固體混合物
將羽衣甘藍廢棄物轉化為保養護理產品
2023/11/22
由於甘藍植物中所發現的植物性化合物可以防止體內的細胞受損,因此在消費產品中受到廣泛運用,諸如抗氧化劑和葉黃素等保健食品,以及含有羽衣甘藍萃取物的洗面乳和洗髮精等。要從羽衣甘藍中萃取植物性化合物,目前的技術屬能源密集型,需要以高壓和高溫處理,因此將導致額外的二氧化碳排放。此外,在工業萃取中,每次只能針對單一類型的化合物作用。   為了尋求更永續、更有效的方法來轉化蔬菜廢棄物,新加坡南洋理工學院的研究人員將加工過的羽衣甘藍廢棄物混合了天然的深共熔溶劑(NADES,由氨基酸、糖和植物油副產品等植物性化合物所組成的無毒液體),發現當羽衣甘藍廢料和NADES的混合物經攪拌、放置之後,會自然分離成層,在無需加熱的情況下,便可以輕鬆萃取出羽衣甘藍中的植物性化合物(多酚、類胡蘿蔔素及葉綠素)。   研究人員表示,該方法使用天然生成、無毒的溶劑,使得這項製程能符合食品安全,於此同時,對於萃取出的有效成份可以保證其活性,這項特點能更加吸引業界採納應用。萃取出的營養物質有機會能用於保養品、化妝品、補品和草本萃取物等。【延伸閱讀】- 蔬菜中的天然化合物有助於對抗脂肪肝
帶有蜘蛛基因的蠶紡出的纖維比防彈背心中使用的纖維堅韌六倍
2023/11/21
蛛絲是自然界機械性質最優異的蛋白質纖維,其強度為鋼的5至10倍,其彈性使其能吸收比芳綸纖維(Aramid Fiber)多3倍的能量。因而享有 「生物鋼鐵」的美譽。由於其優異的性能,可廣泛應用於軍事、航太技術、生物醫學等領域,但由於蜘蛛同類相食的特性,使蜘蛛絲始終存在難以量產的問題。   中國東華大學生物與醫學工程學院的研究人員將大腹鬼蛛(Araneus ventricosus)的蜘蛛絲蛋白基因插入蠶的DNA中,利用CRISPR-Cas9基因編輯技術和顯微注射,使蜘蛛絲蛋白可在蠶的腺體中表達,生產出的纖維具有高拉伸強度(1,299 MPa)和韌性(319 MJ/m3),比防彈背心中使用的克維拉(Kevlar)纖維堅韌六倍。由於蠶絲是目前唯一大規模商業化、飼養技術成熟的動物絲纖維,因此,利用基因改造蠶生產蜘蛛絲纖維擁有低成本、可大規模商業化等優勢。   這項研究是第一個利用蠶成功生產全長蜘蛛絲蛋白的研究,該技術可用於製造尼龍等合成商業纖維的環保替代品。研究人員表示,蜘蛛絲是一種亟待開發的戰略資源,這項研究中生產的纖維具有極高的機械性能,可用作手術縫合線,滿足全球每年超過 3 億例手術的需求,還可以用來製造更舒適的服裝和創新的防彈背心,在智慧材料、軍事、航太技術和生物醫學工程方面都有應用潛力。未來,研究人員還計劃開發可以以天然和基因工程胺基酸生產蜘蛛絲纖維的轉基因蠶。【延伸閱讀】- 利用蠶絲及蜘蛛絲作為神經損傷修復材料的應用
用發酵的咖啡渣製造酒精飲料
2023/11/20
咖啡渣佔咖啡飲料和即溶咖啡生產過程中廢棄物的最大部分,全球每年產生近 600萬噸咖啡渣廢棄物。為了管理如此大量的廢棄物,科學家正在尋找將咖啡渣轉化為各種加值應用的方法。   新加坡國立大學的一個研究團隊利用發酵的咖啡渣製造酒精飲料,作為永續利用咖啡廢棄物的一種方法。研究人員首先製備咖啡渣水解產物,然後使用酵母等微生物混合物來發酵水解產物。酵母會影響酒精飲料的化學成分和品質,在最終產品的味道和香氣中發揮重要作用。   團隊在 2021 年發表的一項研究中展示了一種使用兩種酵母並補充酵母萃取物進行發酵的方法來生產咖啡渣酒精飲料,在這項研究之後,新加坡國立大學團隊探索了使用其他微生物進行發酵的技術,以改善咖啡渣衍生酒精飲料的氣味和味道。團隊使用酵母(Lachancea thermotolerans)和乳酸菌(Lactiplantibacillus plantarum)的混合物來發酵咖啡渣水解產物,以生產具有不同酒精含量和理化特徵的酒精飲料。與僅用酵母發酵咖啡渣水解產物相比,該方法產生了更多與香氣和風味相關的化合物。   研究團隊進一步進行了詳細的代謝體學分析,以確定酒精飲料中存在的生物活性化合物,並確定其潛在的健康益處。分析發現,以酵母和細菌對咖啡渣水解產物進行發酵,可以增強與各種健康益處相關的生物活性化合物的含量,包括抗癌、抗發炎和抗菌活性等。   研究團隊表示,目前已開發了幾種源自咖啡渣的酒精飲料原型,皆具有不同的風味特徵,其中有些保留了咖啡的風味,團隊亦設法在沒有濃烈咖啡風味的情況下開發其他美味的口味。研究團隊已為這種酒精飲料申請了專利,並將該技術授權給今年在新加坡國立大學 GRIP下成立的子公司Mindful Beverages,以將這種創新飲料商業化。【延伸閱讀】- 由咖啡副產品製成的能量點心棒
利用橄欖油加工副產物製作抗氧化劑
2023/11/18
橄欖油的生產過程中會產生大量果皮、果肉和果核廢棄物,這些廢棄物通常被丟棄或焚燒,但也許不久後就可以作為天然抗氧化劑的來源材料。   由瑞士蘇黎士聯邦理工學院(ETH Zurich)機械工程系開發的一項創新萃取技術,可利用橄欖副產品來萃取天然的抗氧化劑。研究人員首先將橄欖廢棄物和剩下的橄欖加工廢水放入離心機中,接著被分離成固體和液體成分,其中液體部分會通過收集抗氧化劑的「吸收器」。該吸收器由100%可生物分解的專有物質製成,可以多次更新和重複使用,在到達生命週期的終點後能夠做為肥料使用。從吸收器取出的黏稠抗氧化劑萃取物顏色很深,味道也很苦澀,因此,需要再經過幾個純化步驟,才會更適合用於化妝品或保健食品等產品中。   此項技術目前由衍生公司Gaia Tech進行商業化開發,並將在歐洲小國聖馬利諾(San Marino)農業合作社的試驗計畫中測試。如果試驗成功,可能會考慮將該技術應用至其他類型的農業廢棄物,例如生產咖啡和可可過程中產生的廢棄物,可重複利用農業副產物,支持永續循環經濟,並應用於保健營養品或化妝保養品等多元用途。   另外,在橄欖油產業的創新循環應用還包含先前法國米盧斯材料科學研究所(Mulhouse Institute of Materials Science)設計的一種技術,可以將橄欖油廠的廢水轉化成生物燃料、肥料和乾淨水。【延伸閱讀】- 科學家發現橄欖油廢棄物將會是生物燃料產業與農業的理想材料之一
智慧植栽系統助攻食農教育 導入16校分享成果
2023/11/16
向來幫農民解決難題的桃園區農改場,今天分享結合具自動澆灌等功能的智慧植栽系統,導入16校食農教育實況。有校長見證後說,孩子增進跟大自然的接觸,真正養成人文素養。   農業部桃園區農業改良場今天召開「食農教育一起來~桃園場『智慧植栽照護管理系統』協力推動校園食農教育」記者會。相關系統有4大工具,已導入16校於推展食農教育時運用。   桃園區農改場場長郭坤峯說,預計今年底前會推展到39所學校運用,而轄管區域有數百所學校,目前已引介青農參與相關推動,未來希望結合青農們全面推展。   台北市北投區清江國民小學營養師蕭清月也分享推展心得,她說,作物的栽種最怕病蟲害出現,透過Line群組的連結向桃園區農改場求助,運用其「都市農耕常見病蟲害轉盤教具模組」(共計18種)找出改善方法,運用柑桔精油防治有成。   她還說,最初選擇栽植作物,則是運用「都會地區適栽作物檢索工具」,篩出學校的環境適合栽種的作物,再讓學生透過民主方式決定栽種作物,學生並會繪圖、做曲線圖記錄過程,從中甚至學會團隊運作、企劃,最後並將自己栽種作物做成清蔥炒蛋、仙草凍美食享用。   桃園區農改場補充,此工具為內含107種作物的軟體,選擇光照等條件後,會出現適合栽種的相關作物。   另外,「可組裝之熱發酵堆肥箱模組」已由廠商開發成商品,市價約新台幣8000元左右,可將乾枯枝條、樹葉放入,可測試出發酵最適溫度,約計3個月後會成為有機資材,讓學生用於自己栽種的作物上。   還有,自動澆灌系統則包含結合WiFi聯網灌溉控制器與環境傳感器等設備,合計約1萬多元,會根據不同作物特性、感測土壤濕度後,整合相關資訊自動灌溉,幫助師生休假不在時澆灌作物。   見證推動歷程的清江國民小學校長林勝聰,並對這趟結合智慧科技的食農教育下了精要的註解,他說,發現孩子自己會「自動」澆灌,真正養成人文素養。   他認為,相對於自然科學的學習也會帶來課業壓力,應把握小學生課業壓力沒那麼大時,應珍惜其無限潛力,讓孩子摸到土壤、到田裡照護作物,增進跟大自然的接觸,自然會對飲食有感覺、有感情而惜食。   農業部農民輔導司司長陳俊言也說,現在不只是都市,連鄉下的孩子都不會觸摸土壤,讓孩子接觸大自然,自然就會珍惜農作物、有人文素養,成為永續農業最佳代言人。【延伸閱讀】- 餐桌上的食物,你會關心什麼呢?
農用拖拉機混合燃料電池動力模擬系統規模化設計和驗證
2023/11/15
電動和混合動力系統可以減少車輛對氣候變遷和全球暖化的環境影響,也包含農業非道路移動機械(NRMM)領域,在NRMM中,農用拖拉機為是食品供應鏈中的關鍵要素之一,為了降低拖拉機碳排,除了電氣化之外,替代的可能途徑是採用廢氣後處理系統或使用生物燃料,例如生物柴油和沼氣,而不是傳統的柴油。   研究重點以燃料電池透過模擬控制的直流電源進行仿真,重現電壓之電流曲線,為了在模擬燃料電池和電池之間分配功率,使用了DC-DC功率轉換器,並開發了簡單能量管理策略,使用由可程式直流電子負載和電源組成的負載單元來再現外部負載,而燃料電池也逐漸受到關注,可降低碳排放,並且相當於內燃機的傳統動力,故可能將成為未來一種替代方案。   研究結果提出了用於模擬混合燃料電池/電池動力系統的規模測試平台開發,在不同EMS及工作循環中得知結果顯示峰值效率約為 93%,然而,在幾乎整個負載範圍內,效率均高於88%,而FC的模擬還可以降低複雜性和安全性問題。   研究成果已發表在MDPI應用科學期刊第15期《農業機械技術發展》,研究團隊成功透過模擬電池動力系統在測試平台中,不同EMS狀況下得到高效率結果,未來將對於農業機械電池動力能源管理及碳排放做出貢獻。【延伸閱讀】- 以糞便為動力的拖拉機可減少農業溫室氣體排放
研究顯示薑黃素在治療消化不良症狀方面可能與藥物同樣有效
2023/11/14
薑黃源自薑黃植物的根,含有一種稱為薑黃素的天然活性化合物,被認為具有抗發炎和抗菌特性,長期以來在東南亞被用作藥物治療消化不良相關問題。目前常用的消化不良治療藥物主要是奧美拉唑(Omeprazole),奧美拉唑是一種質子幫浦抑制劑(PPL),可抑制胃酸分泌,主要用於胃潰瘍、十二指腸潰瘍、以及逆流性食道炎等治療。但長期使用質子幫浦抑制劑會增加骨折風險、微量營養素缺乏和感染風險。   泰國朱拉隆功大學(Chulalongkorn University)和多家醫院的醫學研究人員合作,從泰國醫院招募206名原因不明反覆胃部不適(功能性消化不良)的患者,隨機分配到三個治療組進行為期28天的試驗。包含薑黃組、奧美拉唑組以及薑黃加奧美拉唑綜合組,並分別於28天及56天後對患者進行消化不良嚴重程度評估(SODA)。在試驗開始時,所有三組患者均具有相似的臨床特徵和SODA評分,到第28 天,綜合組、薑黃素組和奧美拉唑組的疼痛和其他症狀嚴重程度分別顯著降低,但奧美拉唑在減輕疼痛方面稍稍領先。56 天後,三組的疼痛評分相似,但薑黃在緩解其他症狀方面得分最高,另外各組皆沒有報告嚴重的副作用。   然而,研究人員發現,雖然沒有統計意義,但部分服用薑黃素的參與者出現了肝功能損傷。由於該研究規模較小,以及測試期較短和缺乏長期監測數據等侷限性,未來還需要進行更大規模的長期研究以進一步驗證研究結果。儘管如此,這項試驗為功能性消化不良的治療提供了可靠的證據,證明在臨床操作中考慮使用薑黃素是合理的。該研究由泰國傳統和替代醫學基金資助。【延伸閱讀】- 含有薑黃素的奈米載體可緩解高眼壓引發的視網膜神經節細胞損傷
使用人工神經網路對電動垂直軸轉子型除草工具之特定需求進行建模
2023/11/13
充足和適當的能源供應及其高效利用對於經濟農業生產是具重要性,在農業作業中,耕作(苗床準備)消耗了拖拉機等原動機設備能源,其中化石燃料佔92 %。機械除草仍然是至今最常用的除草方法,現代以自動式或拖拉機替代傳統農畜拖拉除草,除草機械利用內燃機產生機械動力除草,這些用於除草作業的機械操作需要高能源和成本需求,以及化石燃料消耗,從而危及生產的可持續性,為了取代這種情況,需要一種操作高效且對作物損害最小的行間除草系統。   研究重點預測電動垂直軸轉子(RVA)型行間除草機的具體能量需求,設計和開發拖拉機操作的除草工具,並在運行期間的功耗達到最佳,易與拖拉機連接與拆卸,接著使用人工神經網路建模預測動力操作垂直軸轉子(RVA)行間除草機的特定能量(SPE)需求。   研究結果發現ANN能夠準確預測RVA裝置在不同操作條件下的特定能量需求,如高R2 (0.91)、低RMSE (0.0197) 和低MAE (0.0479),這將有助於基於ANN的SPE具可靠性,此法將指導製造商和工程師開發適合拖拉機和操作條件的匹配機具,以確保高效率和作物生產力。其他人工智慧的建模技術,如FIS(模糊推論系統)和 ANFIS(適應性網路模糊推論系統)也將在未來的研究中採用,以提高SPE預測的準確性。   研究成果已發表在MDPI應用科學期刊第18期《智慧農業工程專刊》,研究團隊成功開發與設計出高效除草工具,並且驗證出最佳人工智慧運算模組,將對於未來農田作物高校生產,以及農業機械高效使用耗能做出貢獻。【延伸閱讀】- 久保田農機實現智慧農業,創造農業經濟價值
日本2023創新農業戰略研究報告
2023/11/11
為了提升農業生產力同時維持環境生態的永續平衡、因應全球暖化、保障國家糧食安全、以及促進農作物海外出口,日本農林水產省以中長期的觀點,每年提出最新創新研究開發技術,以及解決生產現場所面臨問題之綜合型研究開發戰略。   本戰略除了依循日本農林水產省每年所制定《糧食・農業・農村基本計畫》內容,今年特以「加速實現綠色糧食戰略之研究開發」、「因應勞動力人口減少,加速智慧農業發展」、「永續健康飲食」、「生物經濟發展之研究開發」等四大主軸為重點研發方向。除了作為未來研究開發環境之前瞻方向外,並強化產官學合作據點與新事業開發支援,以及與其他產業相互鏈結之應用方向。   其《日本2023創新農業戰略研究報告》內容概要主要分成四大部分: 一. 加速實現綠色糧食戰略之研究開發 淨零碳排之研究開發 降低化學農藥使用量之研究開發 降低化學肥料使用量之研究開發 強化農業生產力之研究開發 加強對先端技術的認識 二. 加速智慧農業發展,以因應勞動力人口減少問題 推動智慧農業發展 推動智慧林業發展 推動智慧水產業發展 三. 落實永續健康飲食 四. 生物經濟發展之研究開發 精密基因編輯技術之開發 應用生物機能,創造高機能的生物素材 新型動物疫苗之研究開發 擴大改良木質素之應用 詳細報告:如附件 【延伸閱讀】- 【綠趨勢】日本揭示2050年「綠色糧食戰略」四大戰略目標
興大AI農業前瞻預警平台 可助稻作灌溉用水減2成
2023/11/09
中興大學阿米亞團隊開發「智慧農業前瞻預警平台」,結合人工智慧(AI)演算法辨識作物生理特徵,可即時反映水稻植株生長狀態,15秒內提供灌溉栽培建議,可減少灌溉用水2成。   中興大學今天舉辦記者會說明,由中興大學基因體暨生物資訊學研究所特聘教授朱彥煒帶領的「AIMIA阿米亞團隊」,開發出「智慧農業前瞻預警平台」,今年成功與彰化米屋企業合作實作出6公頃的「AI低碳米」,未來將逐步擴展至彰化米屋企業全產區逾1400公頃。   朱彥煒指出,「智慧農業前瞻預警平台」是國內第一個發展以作物生理為主的決策平台,藉影像技術取代高精密儀器,使用者透過個人智慧型手機,拍攝稻田區照片,上傳至「智慧農業前瞻預警平台」,系統後台會將照片轉換成多樣光譜資訊,並提取重要生理特徵,運算10至15秒後回傳最適化灌溉栽培決策給使用者。   他表示,透過「智慧農業前瞻預警平台」最適化灌溉栽培決策,以客觀數據協助使用者判斷灌溉 時間點,以及須灌溉高度,可提升水資源利用效率,並減少甲烷排放量。   朱彥煒指出,以全台每年稻田灌溉用水約62億噸估算,將可節約逾12億噸水資源,同時節省馬達抽水耗電約新台幣1.65億元,相當於減少3.15萬噸二氧化碳排放。   此外,最適化灌溉栽培參考自國際稻米研究所,以減少水田甲烷排放30%估計,約可減少全台每年18萬噸二氧化碳排放,相當於565座大安森林公園碳吸附量。   米屋企業董事長陳肇浩與會表示,今年1月起與興大合作,建立約6公頃的商用稻作區示範場域,在第一期稻作中約產出36公噸稻米。   陳肇浩指出,「智慧農業前瞻預警平台」辨別準確率達92%,且可減少20%灌溉用水,同時產量及品質維持與慣行栽培一致,生產過程中卻更加省水、節能與減碳,符合ESG(環境保護、社會責任、公司治理)企業永續精神。【延伸閱讀】- 藉分析農業大數據發展智慧灌溉技術以節省水資源
洋蔥和真菌可以使植物肉聞起來更像真肉
2023/11/08
食物的香味在人們對其味道的感知中有重要的作用,遺憾的是,許多植物性 肉類替代品聞起來不像真正的肉。不過這種情況可能即將改變。   目前市面上部分的植物性肉類替代品中含有「味道前體」(flavor precursor)化學物質,使其烹飪時會產生肉味。然而,由於該化學物質是經合成產生,所以在許多國家,含有這些化學物質的食品都不能算是「天然」食品。   先前,某些真菌已被證明能產生肉的味道,但其必須與合成成分結合才能產生肉味。另外,洋蔥和其它蔥屬植物(如細香蔥和韭菜)的硫含量很高,肉類中天然存在的一些氣味也有很高的硫含量。因此德國霍恩海姆大學(Universität Hohenheim)的團隊開始研究是否可以用蔬菜來代替這些合成成分。在嘗試各種真菌和蔬菜的不同組合後發現,洋蔥與豬苓真菌(Polyporus umbellatus )共同發酵18小時的效果最好。這種香味被描述為「一種類似 肝腸的脂肪與肉的氣味」。   在使用氣相層析質譜法鑑定所產生的氣味時,發現其中五種氣味物質是造成肉類不同風味的主要原因,主要是因為洋蔥和這五種氣味物質的天然硫含量都很高。雖然還需要進行更多研究,但團隊希望該研究的發現最終能用於生產更美味的全天然肉類替代品上。這項研究的論文最近已發表於農業與食品化學期刊(Journal of Agricultural and Food Chemistry)。【延伸閱讀】- 應用微藻製造植物性乳製品-純素起士
植物的乾旱威脅反應機制新發現
2023/11/07
在氣溫異常、蟲害等環境因素中,乾旱是導致農作物生產降低之環境壓力,除了導致植物枯萎的乾旱損害外,即使是不會讓葉子枯萎的輕微乾旱也會造成損害,導致產量減半,然而,植物實際上如何應對這種「隱形乾旱」時,到目前為止仍無法測試。    研究重點利用乾旱研究中從未使用過的土墩,在田間抬高土壤,以改善排水,並開發了一套實驗系統,模擬作物乾旱環境,先前已知道植物激素離層素(ABA)在植物體內缺水期間發揮重要作用,但在這項研究發現了另一種新的乾旱反應機制,並開發以缺磷反應為指標的乾旱檢測感測器。   研究結果為突破性技術的發展,這些技術可以在農作物產量受到乾旱影響之前優化灌溉機制。研究中使用乾旱實驗系統的開發以及作為「隱形乾旱」指標的磷酸鹽缺乏反應之新發現,預計將有助於改善未來的糧食安全及作物穩定生產。   研究成果已發表在國際科學期刊《自然通訊》,研究團隊透過開發抗乾旱作物和優化灌溉,望未來減少糧食短缺情況,為全球糧食安全做出貢獻。【延伸閱讀】- 種子「渴」望生存-新塗層幫助種子在乾旱環境中存活
美國提出透過機器學習演算法之作物預測模型
2023/11/06
為了人民糧食需求,同時最大限度地減少損失,預測和檢視收成是現代農業的重點之一,智慧農業或精準農業是一種現代農業,利用最新技術來增加產量並最大限度地減少水、肥料和能源等資源浪費。機器學習演算法可以分析來自感測器數據,優化施肥、灌溉及害蟲防治,可作為預測和分析作物生長和產量的方式。   研究重點使用不同的機器學習演算法根據作物的一般特徵進行研究,例如決策樹(Decision tree)、單純貝氏分類器(NBC)、支援向量機(SVM)和隨機森林(Random Forest),採用以機器學習為中心的系統和解決方案將顯著提高效率和生產力,,並透過在某些作物類型未知或不易識別的情況下進行預測。   研究結果利用資料收集之溫度、濕度、pH 值和降水量特徵,其中2種演算法出現較高準確率,單純貝氏分類器達97.05%,隨機森林達到97.32%。研究結果為現代農業提供機器學習實證,可進一步研究和開發可以幫助優化作物生產、減少浪費並改善全球糧食安全。   研究成果已發表在科學期刊《農業工程技術應用》,研究團隊成功透過機器學習導入農業,並證實演算法準確性,未來可廣泛運用在更多作物種類分析,提供建立農業數據庫之貢獻。【延伸閱讀】- 使用物聯網與回歸機器學習運算,打造自動化智慧溫室系統
蘑菇生態效益:減少能源消耗和碳排放研究
2023/11/04
目前糧食和農業系統的環境永續性非常有限,因此面對農業提升生產需求,透過有效的資源消耗和減少浪費土壤、空氣和水資源來改善農業的可持續發展是具重要性的,能源效率是永續農業發展關鍵議題之一,高GWP(全球暖化影響)為傳統空調系統的大量冷媒排出造成,會產生高暖化影響力(TEWI),TEWI隨著空調系統的直接和間接環境影響,故減少CO2排放很重要。當今全球蘑菇市場加速成長,但葡萄牙與巴西等國家培植蘑菇,其中困難點是使用溫度和相對濕度控制來環境問題,還需精準的感測器與自動化系統。   研究重點為研究團隊提出一個低耗能、蘑菇生產所用空調對環境影響較小的系統,將能量分析儀放置於蘑菇生產過程至採收等完整過程,配備改裝傳統空調-暖通空調 (HVAC) 設備上測量,除了能源和CO2排放之外,還存在水消耗問題,在蘑菇生產中,需要高濕度,為了輸送水,需要抽水和後續處理,存在隱含碳問題。   研究結果表示空調系統在蘑菇生產中佔能源消耗、水和CO2排放的主要部分,團隊模擬濕度並使用新型R-454B空調系統,與典型的空調系統相比,研究提出的設計在三個指標上產生了顯著的改進:能耗、水消耗以及CO2排放量減少70%,減排量可能超過歐盟綠色協議目標,預計到2030年將溫室氣體排放量減少至少55%。   研究成果已發表在MDPI應用科學期刊第10期《智慧農業永續新發展》,研究團隊於實驗研究中獲得的具體發現和結果,證明所提出的暖通空調設備可改善蘑菇生產中的能源消耗、環境影響和溫室氣體排放,有助於農業領域知識庫,並為提高蘑菇產業的可持續性提出貢獻。【延伸閱讀】- 袋栽菇類製包技術回顧與智慧化發展初探

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