「看見再噴」技術減少90%農藥用量,建立豐饒的永續發展

圖片來源:John Deere官網

文/若水志趣相談室編輯團隊

就在人們看不見的地方,AI人工智慧正在改變我們盤中飧的生產方式,以及人類環境的未來。

全球每年花費 250 億美元,對著整塊田地灑下 30 億磅(約 136 萬公噸)的除草劑,沒有其他行業以這種方式運作。想像一個大城市,一個人頭痛,唯一的治療方法卻是給 100 萬名居民通通服用阿司匹林。這種一視同仁的作法,導致過度使用農藥,並往往造成過度噴塗和地表徑流。

再過 30 年,全球人口將逼近 100 億人大關,要養活這麼多張嘴,全球糧食產能必須再提高 70%。這意味著噴灑更多的肥料和農藥,危及人類、生物和土地的健康,因此,必須提高除草劑和農藥施用的精準度,而且用量越少越好。這不僅幫農人省錢,節省生產農藥的能源,也減少對土地的衝擊,對水道和河流的污染。那究竟要怎麼做?

1837 年創立的拖拉機公司 John Deere 強鹿是全球農業機械的第一把交椅,上榜美國《財富 Fortune》雜誌全美 500 強的第 102 名。它在 20 世紀初投資汽油引擎,帶來農業機械化;在 90 年代末,給農機裝上衛星導航系統;在自駕車都還不知道在哪裡時,造出自駕拖拉機,過去十年更推出了智能感應器和農用無人機。

強鹿砸了3.05億美元(約94億台幣)收購科技新創公司「Blue River Technology」。此舉宣誓,在農業的數位時代,強鹿的下一步,將壓在人工智能上,製造解決人類糧食危機並兼顧環境永續發展的未來農機。

讓機器看見每棵植物,並善用 AI 數據,做出更聰明的決定

Blue River運用電腦視覺(Computer Vision)和機器學習(Machine Learning)來偵測、分辨雜草,並做出管理決策。與其漫天噴灑農藥,「看見再噴」的技術不僅減少90%的農藥用量,還可提高產量。

拖拉機後方的機器內建 30 台相機,相機鏡頭每 50 毫秒開關一次每棵植物的畫面,並在時速 11 公里的行進間,用機器上安裝的 25 個耐熱防塵的 Jetson AGX Xavier 超級電腦模組在幾毫秒內進行電腦影像辨識,比眨眼的速度還快!

人工智慧機器一一標註(AI Data Labeling)每株植物,綠框是作物棉花,紅框是雜草,框內標記著該株植物的識別ID,畫面跳出「藜草(拉丁學名:Amaranthus Palmer)夏季一年生植物,對最常見的除草劑有抗藥性」,200 個精密機械噴頭瞬間鎖定每棵雜草,發射不到一張郵票大小的農藥,一擊斃命,卻不傷旁邊作物分毫。

以其專門針對萵苣的機器來說,AI 每分鐘做出 5,000 個決定,執行誤差在 0.6 公分內。如今,全美有一成的萵苣都是 Blue River 的 AI 種出來的。

也因為機器看見了每一株植物,形成了一張地圖,清楚顯示各種作物和雜草的數量、分布、嚴重程度,農藥噴灑的範圍,追蹤這些數據可做為日後規劃和輪替除草劑的參考。其中,某些雜草的耐藥性特別高,Blue River也透過空拍機進行3D遙測,比較農藥施作前與施作後一週的差異,以驗證除雜草的成效。

農藝學家沒有辨識出的雜草(左),並未逃過機器法眼。( 圖片來源 : Blue River Technology )

以往,為了配合使用年年春(Roundup)這種除草農藥,農夫還得特別種植能耐受年年春的棉花品種。靠著 AI 的精準辨識與噴灑技術,德州的棉花農林特‧畢葛翰(Lint Bigham)說:「我們有了其他的選擇。我們可以噴灑過去無法使用的除草劑。只要把一個人放進拖拉機,就能完成 8~10 人的工作量。」

「看見再噴」成功減少了萵苣 田95% 及棉花田 90% 的農藥用量,降低用藥成本,減少對環境與健康的負面影響,並同時提高糧食產量,讓我們得以在越來越有限的耕地上,試著餵飽快速成長的人口。

 (感謝本文協同研究者王茜穎)

圖片來源:若水國際

延伸閱讀
超聰明太陽能垃圾筒,減低83%清運成本
搶救每天看不見的14%漏水,幫企業提高ROI
世界第一個,在雲端科技為身障者打造全新工作