接連推開兩道厚重的網門，進入玉美生技福興農場的溫室，眼前沿線攀爬的青藤綠葉下方，垂掛著一串串渾圓飽滿、色澤紅豔的牛番茄。
因應極端氣候的變化、病蟲害的發生，玉美將牛番茄種植在可調控環境的溫網室設施內，達到穩定生產、提高產量、維持品質的目的，進而獲得較好的收益。
「但是如果不小心讓害蟲、傳染病原跑進了溫室，而且沒有及時發現，病蟲害在密閉空間下，會快速蔓延，可能造成比露天栽培還大的損失。」玉美生技總經理林欽勝強調。
用科技防蟲治病 解決農業人力不足
從歷史經驗來看，對抗病蟲害是一條漫漫長路，尤其在農業人力不足的當下，要靠人防蟲治病，使作物不受到嚴重傷害，更顯吃力。難道沒有更好的策略嗎？
在科技部「智慧科技於農業生產之應用」專案計畫中，由臺灣大學生物機電工程學系教授林達德聯手郭彥甫、林昭宏、吳昭正、洪哲倫、陳享民、蔡佳欣、黃晉興、李奇峯、陳淑佩、林筑蘋等，來自臺灣大學、農委會農業試驗所、陽明交通大學、成功大學、臺北科技大學等單位的教授與學者，將設施作物的病蟲害管理科學，結合深度學習、無人機、多光譜、人工智慧等智慧科技，建立新世代的病蟲害管理技術。
這項研究以設施的瓜科、茄科、外銷切花及有機蔬菜，作為鑑定、監測重要病蟲害的對象，開發五大系統，包括高經濟作物檢防疫微型害蟲辨識及監測系統，有機蔬菜害蟲的移動式載具影像監測與辨識系統，重要害蟲自動辨識模組及雲端服務平台，利用影像深度學習系統辨識重要瓜類、茄科病害及建置雲端服務平台，番茄重要病害光譜與影像辨識預警系統。
林達德指出，這些智慧化系統經過驗證後，大多數的技術已經進入落地應用階段，為傳統的病蟲害管理領域，打開一扇新視窗。
辨識更即時、準確 降低作物損失
例如，吊掛在番茄溫室的「微型害蟲辨識及監測系統」，是一個小小的黃色監控盒，裡面配置環境感測器、光照感測器、影像辨識的攝影機、雲端伺服器。鏡頭前方約15公分處架設黏蟲紙，則是架設黏蟲紙， 每隔1小時或10分鐘，不停地分析黏著於黏蟲紙上的病蟲種類、數量，將「蟲相」變化訊息，即時傳入農民的手機App裡，比起過去必須等待專家花費兩周時間，判斷蟲相變化的傳統做法，更為快速、準確。
此外，這個系統利用歷史資料，搭配監控溫濕度變化的數據，透過此計畫所研發的演算法與預測模型，提前預警即將發生的害蟲大爆發，讓農民即時啟動因應之道。
在種植大面積有機蔬菜的網室裡，研究團隊將監控害蟲的護菜任務，交給無人機去執行。
首先，研究人員定位擺放黏蟲紙的位置，然後派出搭載多光譜攝影機的無人機，飛入網室辨識害蟲的種類與數量，並利用植披指標（NDVI）的技術，檢視蔬菜生長狀況。
若要查看出現在作物上的害蟲、病害，只要拿起手機對著小蟲、罹病葉片拍照，App或Line就會跳出訊息，告知作物得了什麼病蟲害、該如何防治。
研究團隊開發這套害蟲、病害自動辨識系統，最困難的地方在於教會機器辨識病蟲害的類型。例如今天一個葉片出現黃斑，它有可能是蟲害造成的，也可能是罹患炭疽病、褐斑病，甚至可能只是缺水枯萎，或沾上泥巴、灰塵。這些狀況所呈現的模樣極為相似，甚至還會因為葉片相互遮掩，讓機器更難以正確辨識，需要有足夠龐大的病蟲害資料庫，提供機器深度學習。
因此，研究團隊為了建構這一套系統，除了連接農試所的病蟲害資料庫外，還花了3年時間，走訪全臺灣上百家農場，在不同季節、天候與狀況下，蒐集了上萬張植物病變照片，架構更完整、龐大的病蟲害資料庫。
早年農夫一旦發現病害，因為無法精準掌握原因，在病急亂投醫下，可能會施用各種農藥，對付猖獗的植物疾病。不過，最後這些藥物只有一小部分起了作用，其他多數都流進土地裡。
但是有了這套系統後，可協助農夫在植物出現病害時，立即精準掌握原因並對症下藥，從而減少藥物使用，甚至啟動生物防治機制，無需使用化學農藥。如果有疑問，還可以透過通訊軟體與聊天機器人溝通，進一步掌握狀況。
行動高光譜檢測儀 提前快篩番茄疫情
植物剛發病的初期，葉片、枝條通常不容易顯現出症狀，而農民也無法用肉眼觀察出植株細微變化的差異。所以，研究團隊將原本在醫院中使用的快照式高光譜儀器，重新設計，並配合深度學習演算法，打造出可以手持攜帶到農田、快篩番茄重要病害的小型作物健檢儀器──「行動光箱」。
以青枯病為例，它很狡猾，相當於番茄的COVID-19，潛伏初期不容易被察覺，一發作就會讓整座番茄園快速且大面積枯萎、死亡。但只要拿著番茄葉片，交由行動光箱掃描，即可透過異性光譜的呈現，提早確診番茄染疫。這時，立即提前移除病株，就能避免發病後造成的傳染與疫情失控。
由於醫院使用的高光譜儀器，造價動輒數百萬元，且極為笨重，但植物疫情的檢測，不像人體需要寬廣的光譜範圍，因此研究團隊改造儀器，讓成本降到30萬元左右，且易於操作、攜帶方便，有助於日後的推廣及商品化。
林達德指出，政府近年積極推動「植物醫師」制度，研究團隊開發的手機辨識病蟲害系統、行動光箱，未來有機會成為植物醫師的診斷利器，幫助植醫迅速確認病蟲害，指導農民精準用藥，達到農藥減半、減少農產品農藥殘留，同時也照顧農民健康、消費者食安。
責任編輯：財團法人農業科技研究院 產業分析組-賴威延 研究員
本次科技部專案成果，由農科院智慧農業小組協助推動。
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