資料來源：行政院農業委員會農業試驗所/賴明信研究員
2016年某一天的傍晚，農業委員會位於台中市霧峰區的農業試驗所，電話鈴聲突然響起，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規劃簡報給農業工程組…」賴明信講完電話之後，腦海一片空白。「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，那通讓他聽到「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農業紀元。
農業勞動高齡化跟缺工等問題，極端氣候衝擊益加頻繁，成為我國農產業發展最嚴峻挑戰，就如同2020年秋季橫跨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，全賴各部會政府提前部署因應，方能維持糧食產量與品質穩定供應。為解決臺灣農業短期問題與長期發展需求，我國從2017年開始推動智慧農業發展，但賴明信透露，智慧農業計畫名稱原為生產力4.0，而水稻在我國已是相當成熟產業，某些技術早已達到4.0，但也有些還停留在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 臺灣稻作領航產業從零出發
「直到有次，農委會副主委陳文德（已卸任）率團赴日，到KUBOTA（久保田）農機公司參觀，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。從所長（農委會現任副主委陳駿季）打電話給我，到隔天早上他們去做報告，只給我16個小時準備。」農委會聽取簡報之後，決定把稻作納入生產力4.0。
但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30年，在產官學研界認識許多朋友，於是就開始打電話請教跟親自門拜訪，釐清什麼是智慧農業，跟稻作產業可能的關聯？值得投入的技術與方向為何？花2個多月開了40幾場會議，再上網GOOGLE搜尋資料，蒐集國內外相關研究論文，總算摸清方向並提出「智慧農業-稻作領航產業」。
長期浸淫水稻育種研究栽培技術推廣，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，臺灣資訊通技術底子這麼深厚，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，不僅僅是現在的需求，還有未來的發展需求，「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，「這也是我們什麼要花那麼多時間蒐集資料，跟大家開會討論的原因。」
圖1、屏東科技大學根據福壽螺特性開發省力機具輔助農民清除福壽螺。5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年已陸續成功研發「育苗場智能省工搬運機械」、「簡易型福壽螺防治機具」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」，紓解缺工與高齡化等問題，改善插秧期搶購秧苗的情形，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。同時成功建構並驗證多個智能化系統，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。最後成功推播「種苗調度交易平臺建構」，並積極建置「生產/消費鏈結互動系統」，提供各稻作生產區域秧苗資訊即時查詢、調撥與交易，提升對水稻品種、面積、插秧時間、稻穀品質、商品種類樣式與規格等資料，加強資訊透明分享、系統性收集跟累積，利用大數據分析消費者行為，開發新價值鏈與商機，強化產銷決策。
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，透過農民或糧商提供實驗場域合作展開田間試驗。賴明信指出，研究團隊剛開始是找國內知名品牌糧商，但他們對這種做基本功的事情都沒有興趣，於是就遍地開花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。
稻作一條龍智慧工廠 產學研攜手打造實驗場域典範
位於彰化縣二林鎮的鄉間小路有家米店，除了紅色不倒翁的顯眼標誌，門口高掛「種要種好稻、吃要吃好米」幾個大字。這家米店就是遠近馳名的壽米屋股份有限公司，總經理陳肇浩是彰化地區「稻米世家」出身，父親陳俊雄曾任台灣區米穀工業同業公會與台灣省米穀商業同業公會聯合會理事長。但看似人生勝利組的陳肇浩，踏進米糧界的故事頗為傳奇。1995年退伍後回到二林，因不忍年邁母親孤獨無依，毅然扛起財務已出問題的碾米廠，咬牙苦撐營業並償還父親留下債務，幾乎是百廢待興。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！」
陳肇浩也非常爭氣，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。」2005年在陳肇浩擘劃下，壽米屋攜手當地農友成立「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，擁有800 位契作農民，首創 RICE HOUSE SYSTEM （產學銷合作營運模式），實施產銷管理制度與品質分級碾製，創辦大橋牌®與米屋®等品牌，致力生產高品質臺灣米，引領臺灣米轉向精緻化，成為小包裝精緻米先鋒，更透過設計美學開創米禮餽贈風潮，把臺灣優質米品牌打進國際。
圖2、壽米屋開創臺灣小包裝精緻米風潮。 （圖／取自【大橋越光米】官方臉書）然而陳肇浩擘畫的黃金稻穗願景何不僅於此， 26年前父親帶著他跟臺灣稻米專家到日本考察稻米產業，造訪越光米育成地福井縣，發現日本的先進米廠從設備到米質檢驗、分級、低溫儲藏等，不但早已導入科技，有些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。日本的先進讓陳肇浩醍醐灌頂，因此當賴明信登門邀請加入農試所稻作智農團隊，他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！」
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效率高智慧生產技術，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調控時間，省時又節電。同時協助育苗場以「育苗場智能省工搬運機械」協助人工搬運，賴明信以搬秧苗盤到在田間綠化為例，工作人員通常在天色微亮就開始搬，做到早上10點就休息，因為10點以後，太陽就越來越大，天氣太熱受不了；改用省工搬運機械就不怕熱，沒有工時限制，工作人員也可以從2到3個縮減到1個人就夠了，而且僅須負責在旁監控機械，輕鬆省力、效率又高。
圖3、在田間設置智能水位感測器，提高水資源調配利用效益，節省總灌溉用水量達30%以上。研究團隊也在「大橋稻米產銷專業區」水稻田裝置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、濕度與照度與水位、土壤溫度與水溫，透過成物聯網操控抽水馬達或供水閘門管理灌溉用水。賴明信指出，水稻栽種期約3個月左右，農民若希望田裡前20天的灌溉高度是3公分，20天後是5公分，40天後曬平，到50天後變成10公分…，設定好智能系統之後，只要水源沒有問題，即可自動按表操課。「我們已經做到氣象報告預測明天會下雨，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濕度監測資料，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APP「智耕雲」，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1200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。
圖4、大橋稻米產銷專業區契作農戶在田間設置微氣象站。 (取自【大橋越光米】官方臉書)號召接班青農打國際杯 複製臺灣經驗開枝散葉
精準產銷的稻作智農聯盟臺灣是未來打國際杯的量能基礎。壽米屋已發展形成小型智農聯盟，逐漸導入智慧生產技術在田間應用，串聯智慧糧倉與管銷企業資源規劃，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應用，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杯，為臺灣農業開拓新局。」
從「智慧農業是什麼東西」、「智慧農業你都不懂」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，除了落實聯合國SDGs「消除飢餓，實現糧食安全，改善營養狀況並促進永續農業」與「建設具防災能力的基礎設施，促進具包容性的永續工業化與推動創新」永續發展目標。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候，我們絕對有舉足輕重的角色。我國曾協助印尼等國推動農業示範區，不但瞭解他們的產業結構，更知道他們需要什麼，未來可能遇到問題，因為這些都是臺灣曾經走過的經驗。」
