過去數百年來,工業革命帶動人類生活與科技的快速發展,開採與使用的石化能源也導致溫室氣體大量排放,使得全球氣候變遷逐漸加速,而再生性極低的石化能源也正逐漸枯竭中。為解決此一困境,各國政府與科學家正努力尋找減少溫室氣體排放與氣候變化的方法,其中一種令人矚目的方向是生物燃料的開發。
近年來,利用玉米或大豆所生產的生物燃料已成為機器動力或燃料的來源之一,這種以糧食作物為原料轉化的「第一代生物燃料」在種植此類作物時會壓縮其糧食用途,因此部分地區則利用非糧食作物或廢棄物的纖維素為原料進行轉化,是為「第二代生物燃料」。其中美國科羅拉多州立大學(Colorado State University,CSU)則開發柳枝稷(switchgrass)作為新的原料。柳枝稷是北美洲原生的多年生草本植物,具有容易繁殖、草梗粗壯、根系深、環境適應性強等特點;相較於種植玉米,柳枝稷所花費肥料與灌溉成本更少,故具有做為生物燃料的絕佳潛力。
研究團隊利用一種稱為「DayCent」的生態系統建模工具進行模擬,此系統可通過追蹤農業系統中的氣候狀況、土壤因子、植披覆蓋等因素推測碳循環與氮循環之狀況,幫助科學家評估某地區生產某植物的可行性。透過DayCent模擬堪薩斯州西南部商業化種植柳枝稷的狀況,並量化相關燃料生產成本和溫室氣體排放量,顯示種植柳枝稷進行生產會比美國再生燃料之標準少22 g CO2 e MJ−1。【延伸閱讀】新型技術以3D虛擬模型建構禾本科花朵結構
綜上所述,柳枝稷非常適合做為第二代生物燃料來源,且生產所製造的碳足跡更低。此外,以前對纖維素生物燃料的碳足跡研究集中在生產農場和製造工廠之間的距離;然而經CSU分析發現,生產植物的地點和生產方式對於碳足跡計算也是極為重要的部分。相關研究發表於<Nature Energy>
區塊鏈技術是比特幣中的重要概念,能用來記錄所有的交易過程,其本質上為群體共享的數據庫,而群體中的人皆可察看與更新,但歷史紀錄則無法被更改。此技術使用於供應鏈中能提高其透明度,為促進全球漁業發展,區塊鏈技術將被用於改善鮪魚產業的可追溯性,以阻止太平洋周邊的非法捕魚活動。
世界自然基金會(World Wide Fund for Nature)、美國以太坊創始公司ConsenSys、斐濟技術初創企業TraSeable和鮪魚捕撈和加工公司Sea Quest合作,將於太平洋區域展開區塊鏈的試驗項目,預計利用區塊鏈技術追蹤鮪魚從捕撈到餐桌上的歷程,其目的是為了幫助禁止在鮪魚產業中非法捕魚和侵犯人權行為。【延伸閱讀】智慧手機與區塊鏈技術應用為打擊食品詐欺的新方法
相關追蹤在鮪魚被捕穫後立即開始,一旦捕到魚就在漁船放上可重複使用的RFID標籤(無線射頻識別,Radio Frequency Identification;RFID),漁船、碼頭和加工廠的相關裝置能將各段作業訊息上傳。一旦魚獲受到加工處理,RFID標籤就換成較便宜的QR Code附到產品包裝上。QR Code中包含相關的區塊鏈記錄及原始的RFID標籤資料,減少整體過程中的標籤成本,使得捕魚產業中的中小型經營者也可參與其中。消費者只要運用智慧型裝置掃描產品上的代碼就能得知產品供應鏈上的所有資訊,雖然此次為首次將區塊鏈技術運用在太平洋地區的捕撈漁業,但Provenence公司和國際桿線協會(International Pole and Line Foundation;IPNLF)已有魚獲從印尼送到英國的成功案例,且Provenance還致力於使用區塊鏈追蹤棉花、時裝、咖啡和有機農產品等其他品項。
目前區塊鏈技術已開始改變既有的產品業務,為消費者提供更多採購決定的基礎資訊;且搭配供應鏈的高度透明性,將能有效消除非法捕撈活動與強化現有業者的管理方式。
由歐盟Horizon 2020 programme研究與創新計畫出資的其中一個子項目,稱為Data-Driven Bioeconomy(DataBio),為芬蘭VTT技術研究中心(VTT Technical Research Centre of Finland)所負責。DataBio的主要目標是研究、分析與展示從環境收集的大量數據資料,並將其應用於現有的農業、林業與養殖業中以減少資源浪費,並保護環境的永續性。
DataBio的參與者來自17個國家,包含比利時、捷克、德國、西班牙、挪威、波蘭、意大利、希臘、以色列、荷蘭、丹麥、瑞士、英國,愛沙尼亞、法國和羅馬尼亞。從2017年開始進行為期三年的計畫,預計在26個試驗點開發測試更優良的收集、分析與使用程式,而相關的大數據技術成果能再創新的商機。
在以精準農業為目標的試驗點中,根據當地氣象站、衛星和放在各處的感測器進行田間測量以收集數據,數據分析後可提供做為作物生長管理的依據,以便遠端控制農業機械進行播種、施肥和其他操作;而漁業的部分則聚焦在熱帶鮪魚與北大西洋的小型遠洋漁業,希望幫助節省成本及提高漁船效能。除了有前端的技術開發,後方用戶端、生物經濟和技術研究機構以及其他專家也將持續合作,整合出最適合市場使用的大數據計算與觀測方法的相關技術、工具與服務,將DataBio化為世界上最先進的大數據平臺。【延伸閱讀】EuroTier展示會的動物養殖數據技術應用案例
此計畫總預算為1,620萬歐元,預期成就包括:提升生物經濟的生產力、擴張大數據技術提供商在生物經濟相關領域的市場、提高大數據技術在生物經濟中的使用、密切與BDVA(Big Data Value Association)合作、連結此計畫與其他大數據相關的活動等。
新加坡已經開始在幾個主要的水庫放置天鵝型機器人,除了用來監測水質外,因其外型與真正的天鵝相似,也不會破壞到環境景觀。此機器人稱為「智慧水質評估網路機器人」(The Smart Water Assessment Network robots),內部包含多個感測器,能定時收集水質數據,經由Wi-Fi傳送數據到雲端,減少人力消耗與資料收集時間。【延伸閱讀】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
此機器人由新加坡國家水務局(Singapore's national water agency;Public Utilities Board)、新加坡國立大學環境研究所(National University of Singapore’s (NUS) Environmental Research Institute)和熱帶海洋科學研究所Tropical Marine Science Institute(TMSI)於2015年聯合設計,採樣、導航和用電等相關測試已於2016年完成;現在將其放到濱海、榜鵝、實龍崗、班丹和克蘭芝水庫等五個地方。這些機器人可以測量葉綠素a、溶氧量、濁度和綠藻量等參數,進行水體監測、自動採樣和污染物追踪,並可整合資訊作為水質預警和幫助決策進行。此外機器天鵝的本體堅固,遇到橡皮艇或小船時也無須擔心損壞。且下端具有螺旋槳與取水系統,監控範圍可遍布大範圍水域;除了平時自主移動外,必要時也可以遠程操控移動方向以修理或更新零件。
羊是世界上主要畜牧動物之一,利用價值極高,而羊跛腳是羊隻最常見的健康問題之一;英國有90%以上的農民均曾發現羊的跛腳症狀,每年花費約8,000萬英鎊處理此問題。造成羊隻跛腳的原因眾多,包含肌肉病變、細菌或病毒感染、關節炎、腐蹄病等,除了影響行動外,羊隻也可能因疼痛而拒絕進食,進而損害健康,若能在羊群中及早發現個體症狀,可以盡快對個體病例進行處理,進而防止症狀在羊群中蔓延。
由於羊對外界非常敏感,當感覺受到威脅時很可能會極力掩蓋跛腳的現象,或因農民和獸醫靠近而變得較為活躍。因此到目前為止,跛腳的相關診斷只能依靠視覺檢查,且診斷結果不一定合乎真實狀況。英國諾丁漢大學(The University of Nottingham)的獸醫系與Intel及Farm Wizard公司合作開發一種新的智能穿戴式設備,可以自動檢測綿羊的跛腳症狀。【延伸閱讀】運用攝影機開發預警系統來檢測雞蟎侵擾
透過測試感測器放置位置與利用三軸加速度計與陀螺儀等感測器分析羊隻躺臥、站立、走路等一般行為,搭配隨機森林演算法(Random Forest algorithm)學習與分類,可以幫助判斷羊隻行動時的的姿勢異狀,協助農民與獸醫判斷羊跛腳症狀。此類傳感器運用的案例能促進畜牧動物的健康福利,且透過精確的行為監測系統能長期掌握動物行為與健康的變化,幫助農場主人快速決定用藥時機以預防疾病擴散。
相關研究發表於皇家學會(The Royal Society)
過去在印尼、墨西哥、中國、波蘭和俄羅斯等地皆有因酒精汙染造成消費者身體不適甚至死亡的報導。此問題源自於商人希望賺取更多利潤,將自製假酒、水、抗凍液等作為稀釋液體,取代一部分的真酒。販賣假酒或稀釋過的酒或許能為經銷商賺取更多利益,除了標示與內容不符,具欺騙消費者的嫌疑。此外,摻假酒品內可能具有影響健康的汙染物,對人體影響更大。因假酒或混和過的酒在外觀上與真品無異,造成消費者辨識困難,也無法即時檢出與避免假酒。
美國伊利諾大學(University of Illinois)設計了一種具有先進感測器陣列的手持式設備,可以辨識酒的改變,協助管控酒的品質。研究人員開發了一種帶有36種染料的一次性感測器,這些染料接觸到酒蒸汽中的特定成分後會發生不同顏色變化,透過多種染料的交叉反應,結合約手掌大小的成像分析儀判定比色後可幫助在兩分鐘內簡單判讀酒的真偽。此裝置能夠正確辨識14種不同酒類的酒精含量和品牌,包括蘇格蘭威士忌、波本威士忌、黑麥威士忌、白蘭地和伏特加等,準確度大於99%;且甚至能夠辨識加水量少於1%的稀釋酒,具有於後端快速檢查與控管品質的利用潛力。【延伸閱讀】用以改善水壩營運的小型傳感器-Sensor Fish
相關研究發表於美國化學學會(American Chemical Society)推出的ACS Sensors