文／賴明信 行政院農業委員會農業試驗所稻作研究室研究員
呂秀英 行政院農業委員會苗栗區農業改良場場長
2016年某一天的傍晚，位於臺中市霧峰區的行政院農業委員會（簡稱農委會）農業試驗所（簡稱農試所）的電話突然響起，稻作研究室主持人賴明信順手拿起話筒，電話那端傳來熟悉聲音：「賴明信嗎？我是所長。麻煩你在明天早上8點以前，提供1張稻作生產力4.0規畫簡報給農業工程組……」，講完電話之後，賴明信腦中一片空白。「我當時根本不知道什麼是生產力4.0！」回想起5年前的情境，賴明信到現在還是很難相信，那通讓他聽得「霧煞煞」的電話，竟然成為智慧農業「稻作領航產業技術研發與應用」計畫的開端，引領臺灣稻米邁向精準產銷新紀元。
農業勞動高齡化跟缺工等問題，加上極端氣候衝擊益加頻繁，成為臺灣農產業發展最嚴峻的挑戰，就如同2020年秋季橫跨至2021年春季，臺灣經歷自1964年以來最嚴重乾旱，全臺農地停灌面積達7.4萬公頃，創下有史以來最大休耕面積。為解決農業短期問題與長期發展需求，臺灣從2017年開始推動智慧農業，但賴明信透露，智慧農業計畫名稱原為「生產力4.0」，而水稻在國內已是相當成熟的產業，某些技術早已達到智慧化、數位化的4.0，但也有些還停留在技術密集、機械密集的2.0，因而在規畫期間未被列入生產力4.0發展範疇。
取經日本，從零開始 領航產業聚焦缺工問題
「直到有次， 農委會前副主委陳文德率團赴日，到久保田農機公司（KUBOTA）參觀，看到田裡半個人都沒有，就只有機器人就在那裡跑來跑去忙著插秧。這個景象讓他很驚訝，心裡暗自驚嘆這不就是稻作4.0嗎！」賴明信說，「日本研發的無人自動插秧機，當時雖然還在田間試驗階段，卻讓人印象深刻，陳副主委回國之後，就要我們做這個事情。」農委會聽取簡報之後，決定把稻作納入生產力4.0。
平常雖然聽過物聯網、大數據、機器學習與人工智慧等名詞，卻都是跟自駕車、下圍棋或生活起居家具較有關平常雖然聽過物聯網、大數據、機器學習與人工智慧等名詞，卻都是跟自駕車、下圍棋或生活起居家具較有關係，跟農業到底有什麼關係？「我真的毫無頭緒與概念！」賴明信說，還好自己摸稻子到現在超過3 0年，在產官學研界認識許多朋友，於是打電話請教拜訪，釐清什麼是智慧農業，跟稻作產業可能的關聯為何？值得投入的技術與方向為何？花2個多月開了40幾場會議與蒐集資料，總算摸清方向並提出「智慧農業－稻作領航產業」。
長期鑽研水稻育種研究與栽培技術推廣，賴明信很清楚臺灣稻米產業面臨的缺口與瓶頸，「我們第1個要解決的就是高齡化跟缺工問題，臺灣資通訊技術底子這麼深厚，我們要從裡面挑出能夠省時、省力跟省工，讓稻米產業脫胎換骨的技術。」更重要的是這些技術必須接地氣，研發出來的結果必須符合農民的需求，甚至是未來的發展需求，「我要更確切的聚焦確定這個方向是對！」賴明信強調，「智慧農業－稻作領航產業」是研究跟應用齊頭並進，一定要做到為農民所用。
五年研發有成 臺灣稻作產業脫胎換骨
「智慧農業－稻作領航產業」歷經5年，陸續研發出「育苗場智能省工搬運機械」、「簡易型福壽螺清除機具」與「緩釋農業藥劑之生產技術」，並從日本導入「水稻稻種鐵粉直播種植與管理技術」，透過拉長種植與收穫時間，緩解農民因收穫期集中，爭搶收穫機與烘乾調製機器的問題。同時成功建構多個智能化系統，例如「褐飛蝨蟲害監測與警示系統」、「白葉枯病早期警示系統」、「稻熱病早期警示系統」、「智能化灌溉水管理系統」、「智能化營養診斷與管理系統」與「智能糧倉蟲害管理系統」。
為協助農民精準掌握病蟲害與施肥等操作時機，研究團隊利用無人機、光譜影像與資通訊技術，監測田間稻株生育狀況，減低田間管理對人工的依賴與負擔，強化稻米食用與生態的安全；同時建立數位化決斷模式，取代水稻生產專家的主觀經驗，確保農業智慧結晶有效傳承；並透過自動感測與精準生產，預判與即時因應氣候變遷對稻作生產衝擊，減少生產風險及提高產能。
為了驗證各項研發成果確實能夠為農民所用，研究團隊在開發過程以遍地開花策略，找農民或中小型糧商合作，再根據各場域測試結果慢慢收斂調整，發掘並培植擴散計畫典範場域。
引領臺灣米接軌國際 壽米屋的二十年願景
賴明信登門拜訪彰化縣二林鎮的壽米屋股份有限公司，期望壽米屋總經理陳肇浩加入農試所稻作智農團隊，陳肇浩二話不說當場同意成為智慧生產技術的示範場域，「建構稻作一條龍的智慧工廠，是我未來20年努力的目標！」
1995年退伍後回到二林的陳肇浩，因不忍年邁母親孤獨無依，毅然扛起自家的碾米廠，咬牙苦撐營業並償還家債。當時可說是百廢待舉，幸好有群跟陳家合作數十年的農民，不離不棄繼續載稻穀給陳肇浩，跟他說：「將來有錢再給就好！」從那次之後，陳肇浩開著老貨車南北奔波，遍訪經銷商、跑市集，擴展市場通路，甚至睡在車裡過夜。「大家借米挺我們，我更要互挺還這分恩情。」壽米屋更在2005年攜手當地農友成立「大橋稻米產銷專業區」，成為臺灣最早導入契作栽培管理的碾米廠，並且首創產學銷合作營運模式，實施產銷管理制度與品質分級碾製，引領臺灣米走向精緻化。
陳肇浩擘畫的黃金稻穗願景不僅於此，二十多年前父親曾帶著他跟臺灣稻米專家到日本越光米育成地福井縣進行考察，這一遭讓陳肇浩醍醐灌頂，他發現日本的先進米廠從設備到米質檢驗、分級、低溫儲藏等環節皆導入科技，甚至在稻田架設攝影機，記錄稻作的生長過程。反觀臺灣，從農民到碾米廠，從原料到成品盤點，還用紙本建檔，製程管控跟追單生產等全賴人工反覆通報確認，經常好壞米混著賣，賣到愈後面，口感越來越差。如今臺灣稻米產業有了開拓智能生產的機會，陳肇浩必然全心投入。
智慧工廠串起稻作一條龍 產學研打造實驗場域典範
擁有資訊工程背景的陳肇浩，除了引進研究團隊開發的各項高效率智慧生產技術，也運用「冷藏桶溫度監控系統」與「智能糧倉蟲害管理系統」，遠端監測倉儲害蟲數量並調配冷藏桶溫度和時間，省時又節電，同時以「育苗場智能省工搬運機械」協助農務勞動。賴明信以搬秧苗盤為例，以往工作人員在天色微亮時就開始搬，大約到早上10點天氣熱得讓人受不了的時候就得休息；改用省工搬運機械後，工作人員可以從2、3個縮減到1個人，且僅須負責在旁監控機械，輕鬆省力、效率又高。
研究團隊也在「大橋稻米產銷專業區」水稻田裝設微氣象站與水田灌溉監控系統，利用感測器記錄大氣環境溫度、溼度與光照度與水位、土壤溫度與水溫，並透過物聯網操控抽水馬達或供水閘門管理灌溉用水。賴明信說道，「我們已經做到氣象預測明天會下雨，今天就不會啟動補水。等到明天若真的下雨，就沒有灌水必要；如果沒下雨，再啟動灌水。農民也不用每天到田裡巡水，時間到了，系統就會自動開關，田間試驗結果能夠節省35%灌溉用水。」
智能系統還可根據田間氣象監測資料，透過大數據分析預測病蟲害可能發生機率，並評估是否要建議農民提前採取適當防治措施。農民到田裡巡視時，用手機拍攝稻株葉片再上傳，系統就會告訴你裡面有沒有蟲，有多少隻蟲；也可以根據葉片顏色配合溫溼度監測資料，預測發生稻熱病的機率有多高。此外，研究團隊也跟資訊公司合作開發「智耕雲」App，讓農民利用智慧手機管理自己的稻田，上傳栽培管理紀錄與巡田觀察資料等，輕鬆且簡單的登錄生產履歷。陳肇浩強調，壽米屋希望能夠運用智慧農業生產技術，掌握1,200公頃契作面積的生產狀況與收穫排程，縮小稻榖品質的差異幅度，建立種植高品質稻米的最佳化模組。
號召接班青農打國際盃 複製臺灣經驗投入東南亞市場
壽米屋儼然已發展成小型智農聯盟，逐漸導入智慧生產技術在田間，串聯智慧糧倉與管銷企業資源規畫，已經具有智慧農場的雛形。「我們希望稻作領航產業開發的技術，都能夠應用在壽米屋主導的大橋稻米產銷專業區，體現智慧農業的價值！」賴明信形容，如果壽米屋是臺灣稻米產業進軍國際市場的航空母艦，研究團隊的任務就是為航艦各個部門打造最精良的數位武器，讓壽米屋成為臺灣稻作智農典範。「我們更期許壽米屋能夠成立數位服務團隊，分享自己的轉型經驗並號召第二代接班青農，成立大型智農聯盟打國際盃，為臺灣農業開拓新局。」
從「智慧農業是什麼東西？」、「智慧農業你懂不懂？」到「我的水稻有使用智慧生產技術喔！」，臺灣稻米產業隨著智慧農業觀念在農民與糧商之間播種擴散，正逐步從高度依賴人力與經驗的傳統產業，蛻變出科技高度鏈結的產業新風貌。賴明信深具信心的說，「東南亞稻作農業跟臺灣很相近的，這套系統若能在臺灣發揮效益，東南亞以後要發展智慧農業的時候，我們絕對有舉足輕重的角色。臺灣曾協助印尼等國推動農業示範區，不但了解他們的產業結構，更知道他們需要什麼，以及未來可能遇到的問題，因為這些都是臺灣曾經走過的經驗。」
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