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AGRIPYRAMID 論壇

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未來農業金字塔「智能光電金字塔溫室系統」


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「未來農業(future agriculture)」正在進行「數位化(digitalization)」與「智慧化(intellectualization)」發展,以達到增加產量、提高生產效率、減少人力等目標。除了追求生產效率的提昇以外,各國在農業設施智慧化均著重在節省能源、環境永續發展、農事經驗數據化及傳承、農產品品質安全等。

歐盟模擬在2080年,全球氣候會上升5.4度,將造成全球農業減產10%,而依據聯合國(United Nations,簡稱UN或U.N.)預測,2100年全世界人口將達112億,比2023年的80億人口增加了32億人口達40%。為因應全球暖化氣候變遷的問題,2012年聯合國糧食及農業組織(Food and agriculture organization of the United Nations,簡稱FAO)和世界銀行(World bank)發展出「氣候智慧型農業(climate-smart agriculture,簡稱 CSA)」,就是將農業結合科技,以強化農業對抗世界氣候變遷並具有氣候意識調適的能力,能永續使用環境資源以提高糧食生產力的一種農業型態。Robin(1998)提到「未來農業(future agriculture)」的發展,將是一種尊重生態、講求環保、而且可以永續經營的「有機農業(organic agriculture)」,此已為世界各國致力的目標。


對於臺灣「傳統農業設施(traditional agricultural facility)」的貢獻,雖然已經大幅改善農民需要穩定收成的問題,結構標準化後之造價成本越來越低,並且也創造了蘭花產業外銷的奇蹟,但仍面臨了嚴重的氣候異常災害損失,更擁有普遍的熱傳導量過高、通風量不足、溫度過高、透光率不足等問題,嚴重影響作物生長狀況。為要解決臺灣農業溫室結構長久以來的問題,「金字塔型溫室(pyramid-type greenhouse)」的設計概念即是針對這些問題所作的改變。


埃及綠色建築委員會(Egyptian green building council,簡稱EGBC)提到吉薩金字塔因為擁有高層建築的優化幾何結構系統、自然通風系統、天然採光系統、綠建材的使用性、最低維護的耐久性、與周圍環境的和諧性等,被認為是世界上最古老的綠建築之一。而Mohamed(2012)提出通過綠色金字塔評級系統(green pyramid rating system,簡稱GPRS)分析古埃及建築的成功模式,可以減少因地方沙漠性質而產生的氣候效應所帶來的環境資源壓力並為使用者帶來舒適感,相當符合現今面臨氣候變遷全球暖化的生存環境建築需求,更適用於臺灣農業溫室問題根本上的改變。


此外,從天災防禦的角度來看,「埃及金字塔(Egyptian pyramids)」五千年來能夠在嚴厲的沙漠暴風塵中巋然傲立,其中的奧秘就在其抗災害能力的卓越優勢。根據維基百科,世界七大奇蹟隨著歲月的流逝,幾乎都倒塌消失了,只有金字塔五千年來在嚴厲的沙漠暴風塵中巋然傲立,其中的奧秘就在於金字塔擁有 52度極限穩定「角」、化解風勢與壓力之方錐體的「型」、與抵抗地震之與磁力線同步運動的「位」。因此,「金字塔結構型溫室」也擁有不容忽視「抗災害能力」,若以此高度防禦性能之「金字塔型溫室(pyramid-type greenhouse)」全密閉式的結構,結合「智慧環控溫室系統(intelligent controlled environment greenhouse system)」,不僅能夠將物聯網(IoT)、巨量資料(big data)分析、感測(sensor)技術、智能機器裝置(intelligent robot,簡稱IR)等前瞻技術串連,更能降低因外力侵入所導致的設備與作物損毀風險,達到精準灌溉、精緻栽培,強化農業生產與產品銷售,降低產銷落差,建立安全、安心、永續的「智慧農業(intelligent agricultural)」。


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「金字塔能量屋」體驗實測記錄


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# 測量前取體溫最小值測量後取體溫最大值

# 每次測量時都連拍五張照片

# 一般標準差 +-1 度


AGRI 金字塔能量屋,使用前後體溫測量(41分鐘):第一組,體溫上升 3.3 度。


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後疫情時代的「金字塔溫室」物理農業與能量養生


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2021/3/25 王薏婷執行長 分享於 台復新創學會。


在美國約翰霍普金斯大學網站追蹤數據顯示,截至台灣 2021年3月14日上午7時,全球至少 260 萬人死於「 COVID-19 新冠病毒」,1.2 億例確診,相當於每 70 個人就有 1 個人被確診感染新冠病毒。新冠病毒在全球傳播不斷發生病毒變異,使得原本感染過病毒或接種過疫苗的人也都還會再被感染,因此預防感染和提升自身免疫能力就顯得更重要。


雖然台灣不是全球疫情影響相對嚴重的國家,但根據經濟合作暨發展組織最新公布的數據顯示,台灣的「全球癌症發生率」排名卻是在前 10 名。而引發癌症的原因和人體免疫系統極為有關,同時也和我們每天所吃的食物習習相關:有許多研究發現,在農作物生長過程中所使用的「一般農業慣性栽培和用藥方式」,會直接或間接影響人體癌症的致病機率。尤其是近年來「地球暖化」問題日益嚴重,使得病蟲害問題增多,農藥用量需求增加;同時,地球暖化也會加速土壤中有機質的分解,使得土壤肥力不足,化肥用量需求提高,因此對自然資源包括土壤和水源等造成嚴重污染,使得良田鹽鹼化、酸化、毒化並傷害作物生長,進而產生作物體內「硝酸鹽」的過量累積,人們把這些作物吃下肚子之後所發生的化學變化,就有可能間接導致癌症發生,這是目前消費者「食品安全」上的重大問題。此外,作物內硝酸鹽過量累積的情形,在「光合作用」不足的溫室或植物工廠內會更為嚴重。


台灣政府30年來不斷積極推動不使用化學農藥和化學肥料的「有機農業」,但台灣的有機栽培面積卻一直無法達到 2%。探究台灣傳統農業慣性栽培和用藥方式難以改變的原因:主要是因為台灣的氣候環境有夏季高溫、潮濕、病蟲害多、颱風多、冬季寒流來襲、寒害等問題,導致農業收成和農民收入的不穩定。因此除了被迫需要加強用藥之外,同時需要發展「設施栽培農業」來穩定收成,克服「傳統農業」只能「看天吃飯」的宿命。但又因為平均農地經營面積規模狹小、生產投入成本過高,使得年輕人因為現實生活的經濟問題無法持續留農,結果農業勞動力不足以及老化問題一直難以解決。根據農委會統計,截至2018年12月止,台灣從農人口中15至44歲的「青年農民」反較去年減少14%,僅剩12.9萬多人,佔全台灣從農人口比例的22.87%,反映出農業環境與勞動力問題實存隱憂,最直接的影響就是糧食自給能力不足的國家安全問題。


然而,值得慶幸的是:後疫情時代的宅經濟崛起,同時也加速了全球 5G 產業的發展。台灣在5G、AI、半導體產業鏈、和雲端技術上都有相當大的優勢,若發展適合台灣環境的「智慧環控溫室系統」創新科技,就可降低氣候風險,解決農業困境,並找到新的農業契機。因此台灣政府正積極推動「設施農業」和「智慧農業」的發展,來解決台灣面臨的農業問題。


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Evelyn Wang
Evelyn Wang
Mar 31, 2021

轉載自 台大台復新創學會社群


台復新創會第41次分享會 2021/3/25(四)


陳家聲 / 曾任 國立台灣大學管理學院工商管理學系 系主任暨商學研究所所長


這次分享會聚焦台灣智慧農業與農產業的創新經營。從五位學長的分享,看見了台灣產業的創新能量與創業家精神,這是台灣最為寶貴的競爭力根源!


以農產業發展的挑戰,經常只看到勞動人口的高齡化,年輕人意願低,收入低…等,高齡化的農民人口結構是無法改變的事實!我們也不能要求老農持續耕作!這也不人道!而年輕人工作意願及收入低等問題,則是可以處理的因素!所以,「老農」不是問題,而農業「生產力」的提升,才是重點!如何透過改善農業經營思維與環境,以創新思維,善用科技,改善現有經營模式與環境,才是重點!才能吸引年輕人的投入。例如我們今晚許多農產業的貴賓都是年輕人!我們需要積極研究吸引年輕人投入農產業的想法。


傳統農業的經營常說是:靠「天」吃飯;但現實是:我們仍舊靠著大量「人力」吃飯!此外,農場經營,還要看「動物」吃飯!例如在保護野生動物下,猴子、萌鼠…等大量繁殖,破壞果樹、農作物及家禽等。農場主人常說:我們吃的,都是猴子吃剩下的!


非常同意文海學長的說法:「農業」的答案在「商業」,產品的商品化。


我們不能以舊有思維、習慣方式看農業,沒有傳統產業,只有思維的傳統與落伍!從學長的分享,我們看見:產業傳統!而是人的傳統!售著傳統思維的制約!例如過於強調:知識、經驗只靠長時間的積累!但是當前世界已有許多農產業在技術與創新經營方面的知識與經驗,如何快速學習,減少無效的嘗試錯誤或個人的經驗傳承!我們過於重視工具、設備、肥料…等有形的部分,對於過往經驗的積累,特別是許多實驗性修正、改善,肥料配方、種植與飼養方式的改變等,這一套實地操作的方法論與數據積累,缺少系統性的整理與分析!這是知識經驗的管理,是數據的蒐集與分析,也是所謂智慧農業的核心!而目前的現實狀況是:在政府機關裡,存在很多數據,例如:氣候資料,土壤資料,若能善用數據,做與生產力的關聯分析,建立生產力模型,並依據具體數據做種植、經營決策,將能有效地提升生產力!改變傳統拍腦袋的決策模式。


所以,智慧農業或新農業系統的發展,我把文海學長所強調的:「農業」的答案在「商業」,產品的商品化;進一步擴展為農產業經營也可以是「服務業」!在轉型為科技化的創新經營方向下,更要朝著「數智化」產業經營方向努力!也就是我們需要的產業從業人員需要具備:科技知識與技術,是知識工作者,能以系統化、科學時證的方法,持續嘗試不同的環境、氣候、土壤、肥料…等許多參數,找出在植物、動物(雞)在不同生產階段,需要不同的環境參數!所以智慧新農業的人才需求所具備的條件,正好是目前年輕世代的長項!這或許也是我們王薏婷學姐、陳健福學長、林泰佑學長等年輕學長投入的重要原因!


從王薏婷學姐對金字塔能量模式引到農業的種植,移動式種植,引用許多科學研究數據作為論述與產品技術的支撐;陳健福學長引進德國的飼養設備與方式,進而研究改變二階段飼養的方式;林泰佑學長從利用數位監控設備蒐集農場經營數據,包含追蹤長期的氣候、溫濕度變化數據等,分析甘蔗種植的最佳方式等,這些都是朝向「數智化」轉型的具體做法,我們不僅可以賣設備、產品,更可以提供植物、雞的飼養KNOW─HOW,這是全方為的解決方案服務。


此外,陳健福學長深知養雞場非常普遍,競爭者眾,在大企業的規模經濟下,無法與他們競爭,也不必與大企業做價格競爭!所以他選擇以獨特方式─搖滾雞,特別的飼養方式,結合年輕人的偏好,結合搖滾樂團、舉辦農人祭等事件行銷,看見了他的創新活力與創業家精神。


宋鴻琳學長的「御皇米」能做到只在網路上販售,免除被現有超市量飯店通路的費用剝削,以董事長每月的一封信與會員溝通,累積十萬粉絲會員,這樣的鐵粉經營,以口碑創造品牌價值!雖然大米產量有限,但是能夠以高於市場一倍半價格售出大米!這顯示的品牌價值!再者透過與300多位富里農民的契作,透過生產履歷追蹤,確保產品品質!


個人非常喜歡創新,經常在分享會或相關雜誌裡看見許多企業的創新經營,包含了中國在智慧農業上的發展,知名的極飛智慧農業,也都是以無人機科技發展出一系列的智慧農業經營模式,也看見許多互聯網企業,大疆、京東…等陸續投入!這與個人之前的演講:廢了你,與我無關!時代淘汰你,不會跟你說一聲!傳統產業都被科技業打劫!以及在X聯網時代,產業的界線不斷被打破!經營的模式越來越多元化!…新時代經營特色一致。


而食安一直是台灣非常嚴重的問題,包含了近來大量的保健食品、生技食品。化工科學的進步,讓我們許多食物,從傳統的自然食物,到添加了許多化工原料在食品中!你吃的到底是食物?還是化學品?以及所謂的健康食品、生技食品到底是否有用、有效?蘇南維教授:你吃保健食品嗎?你吃的保健食品有效嗎?認識機能性膳食補充劑。讓我們清楚知道:國人關切健康、養生,常花了大筆的錢買了許多保健品,可能都不知道有用!蘇教授從長期研究中,指出許多保健品是非水溶性或是分子過大等,無法被人體吸收!有如不少心吃進西瓜子!這只會隨著代謝排出!可能也提醒許多人:健康的基礎還是要「多運動」!這是最經濟、最自然的健康、養生之道!

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