監視蝦子版「楚門的世界」，AI讓養殖效率更好

10月的屏東，陽光燦爛溫暖。來自中山大學智慧養殖團隊的研究助理們，帶著水下攝影機、筆電等設備，進入農委會水試所東港生技研究中心的養殖池，揮汗準備直播「蝦子楚門秀」。

蝦子習慣生活在水體混濁、透光度差的池底，養殖戶通常很難用肉眼直接觀察牠們進食、生長的狀況。「養蝦的最大痛點，就是養殖戶不知道蝦子過得怎麼樣，也不清楚蝦子的活動力和飼料消耗狀況。」中山大學資訊工程學系、日月光半導體講座教授黃英哲解釋。

黃英哲的阿公是嘉義布袋的養殖戶，黃英哲小時候幫過阿公養魚、賣魚，對養殖並不陌生。

專攻IC技術、系統軟體、軟硬體整合設計的他，認為將智慧科技應用於農漁業，可以解決長期困擾養殖戶的問題。因此，他找來系上教授鄺獻榮、張雲南，以及海洋科學系教授劉莉蓮，一起申請科技部「智慧科技於農業生產之應用」專案計畫，展開「底棲性水產養殖之智慧設備開發、場域實證與系統生態圈整合」的跨領域研究。

傳統網撈方式  不易掌握蝦群健康

黃英哲指出，蝦子產值相當高，是水產中少數讓各民族都愛吃的海鮮，全球每年產量4、5百萬噸，產值約450億美元，而且需求量與產值都逐年成長。

「蝦子平均1公斤的交易行情，比石斑魚高，而且石斑魚要養2至4年，蝦子只要4至6個月，在價格高、生長週期短的條件下，蝦子養殖最適合導入智慧科技，可以根據監測資訊，有效地找到合適的管理策略。」

在臺灣，蝦子也是水產養殖的主要物種，養殖戶為了滿足市場大量的需求，必須採取密集養殖，有時飼料量或水質控制不當，常常造成蝦病好發、水體污染，導致全池蝦群在極短時間內死亡，損失慘重。

「蝦子是無脊椎動物，很嬌貴、沒有免疫力，一旦得病就慘了。」黃英哲說，養殖戶養蝦很怕飼料給得少，導致蝦子吃得少、長得慢，又容易互相殘殺。如果飼料給太多，蝦子吃不完，水質就很快惡化，引發致死的蝦病。「所以傳統上，他們會用網子撈蝦來目測，然後依據個人的養殖經驗，來決定蝦子健康情形、飼料投放量等。」

然而，專養蝦子的養殖池內，依面積大小，通常放養數萬至數十萬隻蝦。但網子一次只能撈起20多隻蝦，若在每個位置每天查看兩回，每次頂多只能以肉眼觀察幾十秒後，就得把蝦子迅速放回池子，以免驚嚇到蝦子，引發牠們痙攣、死亡。所以一整天下來，最多只會有50隻蝦供養殖戶判斷，不太容易全盤掌握蝦子的健康狀況。

過去，國內產官學界為了掌握水產魚群的活動力、數量與大小變化，已經研發出水下視覺監測的技術與設備，但是未見為蝦子、文蛤等底棲水產物種，設計效果好且售價能讓養殖戶接受的監測設備。

於是，中山大學智慧養殖團隊陸續購入7、8款市售的水下攝影機，到養殖池進行實測，發現全部都看不清楚水底狀況。在「換得失望的觀測」後，團隊將業界已有的技術，進行轉化、往前推展，除了找廠商開發耐海水腐蝕、可運作於濁水環境、具全天候攝影功能的水下攝影機外，也利用演算法，透過智慧科技強化黑暗水底裡的影像，呈現蝦子的身軀、蝦殼內的腸腺等細節。

影像眼見為憑  做好風險管理

這一台搭載可見光和紅外線技術的攝影機，下方連著餌料盤，沈入池底後，蝦子就會游過來採食，被鏡頭錄影監視，成為「楚門秀」的主角。牠們的一舉一動，都被拍成動態影像，上傳到雲端中控台。不過有人質疑，蝦池很大，攝影機在水裡固定不動，如何拍得到蝦子？

「還好蝦子會游來游去，我們觀察平均一天約有4千至7千隻游過鏡頭前被我們監視。這樣『眼見為憑』的觀察量，比利用傳統撈網一天，只能看到50隻蝦的作法，至少多上100倍。」黃英哲解釋，養殖團隊就從雲端中控台取得大量蝦群的水下動態影像，觀察蝦子的行為、活動力與進食狀態，進行大數據分析、深度學習。例如他們利用AI系統自動辨識池底餌料的殘量，協助管理者了解蝦子是否吃飽了，藉以調整餵食量及時程，增進餌料使用效率，以及避免餌料過量而污染水質。

此外，AI依據其所辨識蝦子的長度大小、腸腺、游動速度，能推估出池中蝦群的成長及健康趨勢。例如，蝦子有一整條的飽滿腸腺，表示持續進食、長大中。如果沒有見到腸腺，或腸腺斷斷續續，意味著餌料餵得不夠，蝦子吃不飽，或是不健康、沒食慾；這時系統會產生警示，通知管理者注意，讓管理者趕緊採取加強投餌、換水、消毒等處置措施。

有了AI出馬協助後，前端的影像辨識與分析，整合後端的水質感測器、自動投餌機、水車、進排水設備，再加上把所有「眼見為憑」的數據，上傳雲端中控台，將傳統養蝦達人的養殖經驗，進行影像化、數據化，形成管理決策系統，有助於降低養殖過程中可能發生的風險，並且減少人力、節省用電與餌料成本，提高養殖效率及產量。

「我們研發的整套系統，會讓養殖戶買得起，一、兩年就可以回本。」黃英哲強調，這套系統展現降低風險的效能，尤其適用於中大型養殖戶，「有的業者需要照顧上百個池子，實在禁不起一次蝦病死亡的嚴重損失。我們幫助他們運籌帷幄，降低風險！」

啟動新創募資  成為「水產養殖界的谷歌」

與中山大學智慧養殖團隊合作多年的東港生技研究中心主任吳豐成表示，傳統水產養殖業正面臨高齡化、缺工、人力斷層、飼料成本過高等問題，假使能導入智慧養殖模式，並針對眼前傳統養殖模式所遭遇的問題，提供因應對策，促使這些業者朝向「養殖自動化、管理智慧化」的科技養殖模式，最終可達到產能提升、調節及計畫性生產效益。

目前，養殖團隊除了將技術應用於蝦子、文蛤的養殖，也幫助產銷履歷達人、養殖鱉外銷日本市場的女青農謝育諮，追蹤鱉產蛋的正確位置。

由於鱉在夜間進入產蛋房內的沙地，會先徘徊選擇產蛋位置，再挖掘沙坑產蛋，然後將沙坑填平後離開。隔天農民來收蛋時，因為不確定產蛋位置，必須把整片沙地挖開翻找，相當耗時、耗人力，而且稍有不注意就會挖破鱉蛋。

研發團隊運用類神經網路的「物件偵測系統」，偵測影像中的鱉，並搭配「追蹤算法」，保持對鱉的持續追蹤，然後記錄影像資料，彙整出分析報表，將鱉產蛋的位置、時間等資訊，自動通知農民，以利於精準採收。黃英哲指出，這套系統若再配合RFID（無線射頻辨識系統）等技術，還可協助農民篩選鱉的優良品系。

從業界的反映來看，中山大學智慧養殖團隊的研究成果，算是全球獨步，已經吸引越南、泰國、印尼、印度的養殖業者跨海聯繫。「他們很看好我們，希望拿到在地的獨家代理權。」黃英哲露出笑容說，東南亞土地成本便宜，水產養殖規模大，很需要養殖團隊的技術。

由此可見，這項研究所帶來的成果，可以轉換成商機。養殖團隊在中山大學創業育成中心與教育部「大專校院創新創業教育計畫」的輔導下，已經邁向新創之路，將進入募資階段，預計在2022年成立公司，希望團隊的研發能量，與水產養殖產業資源有效連結。

「我們想做『水產養殖界的谷歌』，如果有富爸爸的金援，我們將來可以將這些設備以極低價格出售或出租給養殖戶使用，賺後面的數據財。」黃英哲說，日後團隊若能服務全臺各地的養殖場，即能掌握水產的生長狀況，或察覺某些區域的水質異常變化，即可從數據找問題、找商機，預先抓到每個產季的供應鏈與銷售市場，這樣的遠景藉由智慧科技的投入，已經指日可待。

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 

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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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