興大楊明德無人機團隊投入精準農業
興大工學院楊明德院長榮獲科技部109年傑出研究獎。圖：中興大學提供
亞太地區的無人機(UAV)市場已成為全球第二大市場，全球的市場規模預估到2025年，將達到467億美元。中興大學土木系楊明德特聘教授帶領團隊，結合無人機與人工智慧，十年前即投入山坡地及集水區監測，隨著物聯網發展成熟，進一步運用先進的運算技術及三維模型建立，成功應用在精準農業上，減少農民看天吃飯的風險，榮獲科技部109年的傑出研究獎。Uber的操作模式也讓楊明德有新的構想，建置雲端資料處理平臺，讓農民在監測農作物生長及災損，更精準也更迅速獲得正確的判斷資料。
獲得科技部「傑出研究獎」，中興大學土木系楊明德特聘教授還是一貫的忙碌與低調，埋首於研究工作中。對他來說，投入無機人結合人工智慧領域之終極目標，就是讓臺灣這塊土地有更好的利用與全方位的照看，農民在極端氣候下「看手機吃飯」，不用再擔心「看天吃飯」，血本無歸。
指著無人機，楊明德眼中散發著光采，從莫拉克風災開始，結合無人機與人工智慧技術，在臺灣山林的坡地監測及防災調查，協助政府做正確的決策。現今更進一步與農業專家合作，協助農民從事「精準農業」，「滑滑手機」就可以知道農作物長得好不好？有沒有生病？哪一區先收成的經濟效益最高？「巡田」這件事，交給無人機來搞定。
以水稻收獲為例，穀粒含水量是採收的關鍵指標，穀粒含水量愈低，後續的烘乾、儲存成本就能下降，楊明德發展的「陸空協作之水稻最佳收獲模式」，就是透過無人機回傳影像資料後，再以演算法推估穀粒含水量，整合天氣資料，準確提供最適合的收成排程及順序。在農作物的生長監測部份，楊明德指出，系統已經能精準的針對單株農作物進行株高變化、葉綠素含量、含氮量等大數據分析，讓農民可以決定何處、何時需要施肥。
「精準農業」並非一步到位，楊明德特聘教授團隊以無人機為「眼睛」飛上天後，透過「卷積神經網路（CNN）」，模仿人類大腦對「顏色辨識認知」，利用無人機的圖像資料，判斷農作物生長狀況的差異性。目前正整合「邊緣計算」來進行快速的資料提供及即時判讀。楊明德表示，「邊緣計算」整合到無人機的感測器以進行「即時辨識」及「即時反應」，這概念就像是以前所有指令都要回傳到總部請指揮官判斷，速度延宕，現在把估算模式從「雲端」下放，每一個點位的「小兵」，都能按照SOP進行分析並提供正確判斷，大大減少資料負荷量，也讓過去曠日廢時的採樣、實驗室資料分析，縮短到一小時甚至數分鐘就能完成。
楊明德團隊與霧峰農會產銷班合作，透過app與雲端平臺，提供視覺化的採收決策服務，提供農民正確的採收時機，提高產量與品質，也減少了肥料及農藥的過度使用，以及烘穀成本，精準農業也呼應「低碳足跡」的節能減碳目標。團隊在「植株定位技術」，結合AI物件偵測及影像處理技術，各類農作物的準確率高達九成，水稻秧苗的準確率更高達98.56%，可做為單株生長監測的基礎。
十餘年來，致力於守護臺灣這塊土地，楊明德教授的努力被肯定：2019年「無人機之農損即時辨識技術」榮獲「未來科技突破獎」及「最佳人氣獎」。2020年「陸空協作之水稻最佳收獲模式」榮獲「未來科技獎」、「最佳人氣獎」。2020年科技部「傑出研究獎」。2020年「最佳口罩配置AI 模式」榮獲中技社「AI創意競賽」亞軍。2021年「水稻小幫手」榮獲「資料創新應用競賽」銀獎。
楊明德表示，隨著無人機技術進步，接下來要從水稻進階到高經濟作物，例如果樹的生長監測及災損判斷。國內無人機操作的人口愈來愈多，計劃下一步推動「無人機Uber」，合法合格的操作者加入平臺後，都能上傳資料提供訊息，不需要靠著專業團隊到現場去操作無人機，屆時資料庫建置完成後，使用者及資料提供者都能從中獲取好處，把「手中的玩具變成工具」，達到雙贏。楊明德教授指出，隨著無人機在商用領域的廣泛應用，臺灣有成熟的AI研發人才及高科技產業鍊，在亞洲的無人機市場競爭具有一定優勢，把市場的餅做大，吸引更多人才投入，臺灣未來在無人機結合AI智慧應用上，有無限寬廣的空間及可能性。
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