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>

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。

水稻(Oryza sativa)是人們賴以維生的糧食作物之一，估計每公斤稻米需要使用到2,500公升的水，屬於水資源密集型的產業，而目前全球近半以上的稻米作物來自雨養農業系統；然而氣候變遷已逐漸改變現有的種植環境，極端乾旱和高溫的出現將會更加頻繁，因此消耗大量水資源的水稻將不符未來所需。 　　水稻如同大多數的植物一般，使用氣孔調節二氧化碳進入與釋放蒸散作用的水氣，另一方面也可調節植株溫度。在水份不足時，氣孔會關閉以減緩水分流失，低密度氣孔的水稻保水效果更好，在必要時也存有較多的水可供植株降溫。 　　英國雪菲爾大學(University of Sheffield)則藉由基因工程開發出一種高產水稻品種-IR64，透過水稻表皮形成因子OsEPF1基因的過度表達，能夠產生較少的氣孔，用水量僅占一般品種60%，對於未來的高溫和乾旱氣候具有更強的耐受性。此外，在大氣二氧化碳濃度升高的情況下，基因工程水稻在乾旱與高溫(40℃)中的存活時間更長，且產量更高。【延伸閱讀】保護區之劃設有助於減緩生物面臨氣候變遷之衝擊 　　此項低氣孔密度植物的研究或許能更加推進後續氣候變化對於農作物和糧食安全的發展，相關研究為P3 (Plant Production and Protection)與菲律賓國際水稻研究所(International Rice Research Institute)合作進行，發表在<New Phytologist>。

美國康乃爾大學現今推出了更大的無籽葡萄新品種—珠穆朗瑪峰葡萄(Everest Seedless)，Everest Seedless是1998年培育出的雜交品種，其親代來自於康考特(Concord)、尼亞加拉(Niagara)、喜樂(Himrod)和Ontario品種。 　　Concord是目前市面上最多人食用的葡萄品種之一，由於去皮容易、果肉多汁、氣味濃郁，除了做為鮮食使用，也常做為果汁、果凍、果醬等加工食品來源。為了開發果實更大、耐寒且無籽的品種，農業和生命科學學院(College of Agriculture and Life Sciences)園藝學教授Bruce Reisch在1980年代前往日本採集具76條染色體的葡萄花粉。經過培育後推出了Everest Seedless，其果實可重達7克，約為Concord的兩倍，且無籽。此種葡萄可耐冬季10至15℉ 的低溫，適合紐約州大部分葡萄種植區和中西部地區，並對葡萄露菌病(downy mildew)和白粉病(powdery mildew)具有中度抗性。【延伸閱讀】加速植物育種新技術 　　總和以上特點，Everest Seedless適合做為鮮食使用；此外，在多地區栽種測試後，田間昆蟲對此葡萄的影響較少，但若在其他地區栽種則需考量植株對蟲害的抗性。Everest Seedless葡萄目前已授權給Double A Vineyards進行繁殖與栽種，預計今年秋季上市，各地農民可向其購買葡萄藤。

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。

美國是目前全球第一大大豆出口國，種植地區分布於中西部各州，是當地相當重要的經濟作物。除了氣候變化以外，病蟲害也可能造成農產品災損，大豆蚜(soybean aphid，學名Aphis glycines)引起的蟲害便是其一，為此若能降低大豆蚜的族群數量，便能減少經濟損失。 　　大豆蚜原生於亞洲地區，北美地區於2000年才在威斯康辛州被記錄。大豆蚜的生活史有部分時間是在大豆植株上。目前的防治方式除了透過農藥及非農藥資材的方式施用之外，選拔具病蟲害抗性的物種抑是對抗大豆蚜的方法。雖然可利用基因工程的方式將具抗性的遺傳物質直接轉殖到大豆上，但隨著目前民眾與各國政府對基改作物的疑慮，該技術的施用仍需評估，因此現行可行的方法是透過分子性狀選拔的方式找出相關的抗性基因。 　　科學家在早些年前即發現某些大豆品系與抵抗蚜蟲相關的基因，稱作大豆蚜抗性基因(aphid resistance genes, Rags)，具該性狀的基因可有效的降低大豆蚜在葉下產卵拓殖的機會，選拔出具Rag基因或與Rag基因關聯的性狀，可暫時解決蟲害問題。然而如同施用農藥逐漸產生抗藥性的問題一樣，經過幾個世代後，具抗性的大豆蚜將又會拓殖其族群量，人們又將面臨大量具抗性的大豆蚜族群。 　　美國明尼蘇達大學農藝暨植物遺傳學系(Department Agronomy and Plant Genetics, University of Minnesota)的副教授Aaron Lorenz及其團隊將1000多種已知的大豆品系進行全基因組關聯性(Genome-Wide Association)分析，利用統計方法，標記(map)特定染色體區域與蚜蟲抗性具統計上相關的基因。Lorenz與其同事利用這個方法找出一些先前研究未被標記，而其中具潛在抗性的候選基因。目前該研究團隊仍須針對這些區域加以研究。該研究提供了具抗性的候選基因供後人進行病蟲害防治的相關研究。【延伸閱讀】利用微針萃取技術快速獲得植物組織中的病原DNA 　　本研究由明尼蘇達州大豆研究及推廣委員會(Minnesota Soybean Research and Promotion Council)、明尼蘇達州入侵陸生植物及害蟲中心(Minnesota Invasive Terrestrial Plants and Pests Center)提供經費上的協助。該研究成果已於8月初發表在<The Plant Genome>。

對花生過敏的人而言，即使食物內含有微量的花生，都能引發程度不一的過敏反應，嚴重者則會令患者呼吸困難，甚至造成休克死亡，因此花生過敏者都應避免食用含有花生的食物；然而部分產品標示不實，這對消費者而言是個隱憂。據統計，美國有3,000萬人對花生過敏，且近十年來此類人口有穩定上升的趨勢，若產品成分中具微量且忽略未標示的花生原料，對這群過敏者而言，將產生嚴重危害。目前研究人員已研發出DNA檢測法，用來檢測食物內是否具花生DNA的微量跡證，得知食物內是否用花生作為產品原料之一。 　　在食物加工處理的過程中，受到高溫、高壓或乾燥等過程，大部分的蛋白質結構都在過程中受到破壞。相較於蛋白質，食物內的DNA在加工過後仍可保持部分完整的片段，提供比蛋白質更多的辨識資訊。不僅如此，在植物的細胞中，具許多葉綠體基因，因此美國食品藥物管理局食品安全暨應用營養中心(Center for Food Safety and Applied Nutrition, U.S. Food and Drug Administration)的研究員Caroline Puente-Lelievre及Anne Eischeid想出利用分子生物技術中的聚合酶鏈鎖反應(polymerase chain reaction, PCR)法，擴增(amplify)食物中的特定基因片段，例如花生的葉綠體基因，以判斷食品中是否含有花生的相關成分。【延伸閱讀】幫助液態檢體診斷新技術 　　研究人員選用葉綠體中matK, rpl16及trnH-psbA等三個基因片段做為檢測用的分子標記並設計引子(primer)。利用上述的分子標記，研究人員可檢測含花生成份的三種常見食品：烘焙食品、巧克力及番茄醬，且該技術靈敏度可高達1ppm，比起先前的檢測技術敏感度更高，因此若能加以推廣，必能保障廣大的消費者的健康。 　　該研究已於2018年8月發表在<Journal of agriculture and food chemistry>

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。

食品保存具有多種方式，包含低溫、脫水、真空包裝、高溫、使用食品添加劑……等，用以減緩食品本身劣變與微生物與毒素滋生，防止食源性疾病產生。目前市面上常用的防腐添加劑包含己二烯酸類、苯甲酸類、亞硝酸鹽等，可於法規規範下適量加入食品中以延長保存期限，但近年來越來越多的研究指出食用過量的人工添加劑易對健康造成危害，故開發天然、低毒性的新型加工技術或食品添加劑有利於減少消費者的選購疑慮。 　　柚皮素(Naringenin)是柑橘皮中主要的黃酮類化合物(flavonoid)，也是酚類代謝(phenolic metabolites)產物，具有抗氧化與抑制微生物之特性，因此新加坡南洋理工大學(Nanyang Technological University，NTU)的研究人員利用較為安全的GRAS(Generally Recognized as Safe)酵母菌生產柚皮素，並測試產物抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的狀況；發現與純柚皮素相比，酵母產物表現出更好的抗菌活性和抗氧化效果，顯示這些酚類物質間彼此作用的協同效益比起單一物質更佳。【延伸閱讀】用穀物殘渣降低食品中的糖含量 　　由於許多植物面臨病蟲害或逆境時會分泌大量酚類物質以進行防禦反應，因此這些物質比起人工添加劑更加安全且天然；雖然目前許多研究皆表明此類物質抗微生物的潛力，但尚未有作為食品防腐添加的相關研究，NTU的發現為使用酵母生產黃酮類食品添加劑提升應用潛力。 　　相關研究發表於<Food Chemistry>

早期農民進行耕作時，每隔一段時間便會進行休耕，於土地地力恢復後再進行下一波種植。隨著人們對於糧食的需求量提高，重複使用同一塊土地種植作物會快速消耗地力，需要依照土壤性質、作物需求與環境變化適時提供肥料，才能確保植物生長良好；但肥料施用後並不完全被植物吸收，反而易受到雨水逕流、微生物利用或其他因素而損失，反而造成藻華等環境汙染。 　　氮肥是作物主要養分之一，但是植物卻無法自行固定空氣中的氮，只能依靠微生物協助固氮或經由土壤吸收所需的含氮物質。此外，生產肥料需要消耗大量能源，不符合現今各地所提倡之永續性，因此美國華盛頓大學(Washington University)研究藍綠菌Cyanothece的固氮機制，希望將其應用於作物上，穩定未來全球的糧食安全。 　　微生物可經由固氮酵素(nitrogenase)催化固氮作用，但此酵素卻會因為氧氣存在而失去效用，而藍綠菌Cyanothece可在白天行光合作用，並在夜間固定氮氣，故研究小組將Cyanothece 中的固氮基因群nif (nitrogen fixation)轉移至另一種藍細菌中，並加入氫化酶(hydrogenase)基因，成功提升固氮酵素對氧氣的耐受性，目前工程化的Synechocystis 6803菌株具有超過30%的固氮活性。【延伸閱讀】促進藍綠菌生產琥珀酸之方法 　　研究小組未來將會繼續探討固氮基因群的影響細節，或應用於植物細胞的其他可能性，希望未來可減少施肥所帶來的能量與勞動力消耗。 　　相關研究發表於美國微生物學會(American Society for Microbiology)推出的<mBio>

五大湖位於美國與加拿大的交界處，其中伊利湖因藻華大量增生而阻礙船隻前進，且藻華所釋放的毒素將對水中野生動物造成影響，因此人們竭盡方法減少土地中的磷流失並順著水流排放到湖中。然而儘管使用最佳管理措施(Best Management Practice，BMP)，依舊無法完全阻止磷流失，現今安大略省(Ontario)農田磷損失平均值約為200克/英畝，為了解決藻華產生的源頭問題，加拿大聯邦政府的大湖保護計劃(Great Lakes Protection Initiative)投資了60萬加幣於開發和測試從排水系統中去除磷的技術。 　　目前在安大略省西南部有一個測試計畫，透過Thames River Phosphorous Reduction Collaborative營運，研究人員在農場安裝地表水過濾箱系統，該系統由2個過濾性儲罐組成，可吸附水中含磷，用於監測大雨後的地表溢流在進入過濾器前後水中的磷含量，就能計算磷流失狀況，此過濾系統使用成本估計為1萬英鎊處理25英畝土地。【延伸閱讀】碳粉可吸收多餘二氧化碳減少溫室氣體排放 　　此項測試通過當地的農民聯合團體進行，未來將陸續於其他農民自願提供之試驗區域分別測試其他過濾技術，以便依不同的土壤性質、地形採取最適合的磷過濾和監測系統，或許也能配合開發磷回收系統，協助農場管理者更加妥適利用資源，降低生產與過濾器成本。相關資訊也可匯集至政策制定單位，提供政府作為施政方針與法規訂定之參考。

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>。