疫情過後你是否也常感到菜市場和超市的蔬果價格越來越貴呢?但其實農民的收入卻不見提高!事實上,臺灣農業正面臨嚴峻的生存危機,根據農業部統計,台灣平均每年農損高達百億元,甚至在2016時就突破300億,並且農民仍須自行負擔75%的損失,這樣的市場生態還有那個年輕人願意返鄉呢!

為扭轉這些趨勢,振興臺灣農業,預見科技桃花源 國立清華大學智慧環境晶片系統與應用聯盟 在2024年1月17日星期三及1月18日於新竹縣關西鎮馬武督統一度假村舉辦【環境感測晶片在農業 AIoT 應用黑客松競賽】,透過開放創新模式,廣邀來自全台各地、對智慧農業與農業環境感測技術有興趣的學生、研究人員、以及農友深入了解本社區所面臨的挑戰!農民不僅在黑客松現場帶去切身經驗體悟,並藉由「環境感測技術」協助農場團隊應用創新的農事管理措施,保衛農業環境、提升農業生產競爭力。

清華大學一直致力於推動農業環境傳感器技術的發展,以應對農業面臨的現實需求。為解決台灣關西馬武督地區環境問題和人口老齡化的挑戰,在這次農業 AIoT 應用黑客松競賽中,匯聚了跨領域的管理人才和軟硬體技術高手,通過環境傳感器技術課程和提案競賽,提供許多台灣農業可持續發展注入新動力。本次黑客松的目標是通過建立實際的環境傳感器,收集數據並應用分析,為農業生產過程中面臨的困境提供具有創新性和可行性的解決方案。

清華大學服務科學研究所王俊程教授(同為預見科技桃花源計畫主持人)開場,隨後由馬武督咖啡合作社宋明光理事長分享關西馬武督的地方創生歷程,向學員傳達期待馬武督成為可持續發展的鄉村的心願,也希望通過智能農業實現精品咖啡的目標吸引青年人返鄉創業,並與其他企業進行合作聯盟、走向國際。宋理事長舉例介紹,從前農民對咖啡的理解是靠口耳相傳或親身試吃,而現在透過電子儀、傳感設備收集數據,可以更好、更有效率地控管咖啡品質,現今已不僅僅依賴傳統的經驗法則。

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馬武督咖啡園實地考察

透過宋理事長的開幕分享,學員們更深入了解了馬武督咖啡的來源及面臨的挑戰。宋理事長介紹完畢後,帶學員與農民們親臨馬武督咖啡園參訪。

在咖啡園裡,我們目睹了許多咖啡樹因氣候變化而缺水的情況,這不僅影響了產量,也容易促進炭疽病的傳播,進而影響了豆子的品質。為應對挑戰,農民主要依賴人工澆水和修剪等方法,同時也向學員們介紹了辨識咖啡樹生病徵兆的方法,例如黃葉和土壤異常等都可能是水分不足的警示信號。

透過這次親身實地考察,學員們對咖啡種植所面臨的挑戰有了更深刻的理解,同時也激發了尋找科技解決方案的靈感和動力。考量咖啡栽培的辛勞和困境,我們是否能開發智能裝置,自動檢測樹木健康狀況,並智能補水除病呢?

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【實際案例分享】北科大電子系賴建宏老師分享黑客松形式及命題解釋

緊接著由臺北科技大學電子系賴建宏助理教授跟大家分享他主持過的農業科技黑客松。他首先介紹黑客松的起源,然後利用自己的實踐經驗,詳細講解如何運用無人機、感測器等工具,協助智慧農業,包括遠端空拍農田、檢測土壤狀況等等。

他特別提醒學員,開發的裝置必須考慮成本、體積等限制,既要輕巧省電,也要適應複雜地形,因此複雜運算都要上傳雲端進行。同時,要充分運用數據分析工具,通過變量迴歸等算法,持續優化和迭代。

透過賴教授的講解,大家對於如何把科技理論應用到解決農業實際痛點,有了更具體的構想。這為後續的方案討論和提案奠定了基礎。

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【學界分享】中華大學電機系的許騰仁老師分享直流馬達節能電路實務設計

接著由中華大學電機系的許騰仁助理教授以「直流馬達電路實務設計」為題,分享可輔助農民的智慧科技,其包含感測器和電路就像智慧系統的感官;低功率廣域網路技術,如 NB-IoT、LoRa 等,特別適用於農業。此外,直流馬達驅動的節能技術也至關重要,在應用這些技術時,需要考慮成本、供電方式和節能方法,並結合信號蒐集和雲端分析,以滿足作物對水分等需求。

同時,許教授首先闡述了「以人為本」和「科技輔助永續」的理念,讓學員深入了解到智慧科技如何幫助農業實現永續發展,解決痛點問題,這為後續討論提出創新方案奠定了堅實基礎。

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【業界分享】創新管理實戰研究中心的馮崇宇講師分享用訪談設計思考文案發想

專業課程結束後,創新管理實戰研究中心的馮崇宇講師通過一系列互動遊戲,深化了學員對所學知識的理解和熟悉度,不僅為後續的小組合作打下了堅實基礎,也使現場氣氛更加活躍。

馮講師特意留出時間,讓各小組討論接下來農民訪談的問題,以及構思黑客松的初步提案,透過集思廣益,大家為即將進行的實地考察和方案制定做好了充分準備。

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農民訪談:在田間面臨的最大問題是什麼?

接下來是農民訪談環節,共有七位農民參與其中。部分組員首先向農民詢問他們所構思的提案是否可行,而另一部分則詢問更多關於養護情況的細節,例如平時的澆水、施肥頻率和時間等。

其中最受關注的問題是:「您在田間面臨的最大問題是什麼?」透過這些提問,學員們更清楚地了解了如何使自己的提案更貼近農民的真實需求。此外,水資源短缺、咖啡烘焙、猴群侵擾和銷售困境也是農民們所面臨的問題。

這次訪談使大家更深入了解了第一線種植中的困境,同時也為後續提案的針對性和可行性奠定了基礎。

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訪談設計思考:發現洞察力的技巧

在最後一個環節中,創新管理研究中心的馮崇宇講師分享訪談設計思考: 發現洞察力的技巧。他首先以英國的菸蒂案例為例,闡述了如何創造引人入勝的話題焦點。

馮講師特別強調了創新和創意之間的區別為創意是提出新的點子,而創新則是實現這些點子;他指出創新需要避免被過去的經驗和標準答案所限制。他播放了一段超市購物車改造的案例影片,以佐證這一觀點。

此外,馮老師還介紹了一些如奔馳汽車等的案例,以說明掌握洞察力的技巧需要跳出框架思考,並保持孩子般的好奇心。最後,他介紹了「創新工具箱」,其中的「使用者旅程」模板尤其重要,因為僅站在用戶的角度思考,才能有效解決真實的需求。

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黑客松競賽側筆

第二天的黑客松提案競賽共計14組學員參與,每組進行了8分鐘的演講。評審包括清大服科所王俊程教授、北科大電子系賴建宏助理教授以及馬武督咖啡生產合作社的宋明光理事長,他們為每個提案提供回饋和評分。

學員們發揮了豐富的創意,提出了各種獨特的構想,為農業帶來了無限的可能性。有組別設計了AI自動攪拌機,利用機器學習回歸模型,以預防咖啡豆發酵;有組別參考了COVID-19警示APP,提出了植物病毒預警系統;另一組則構想了巡邏兼嚇阻猴群的機器狗;還有其他組別通過手機遊戲增加消費者互動以刺激銷量,每個提案充滿了新意,讓評審難以抉擇。

最終,由「無人車植物檢測」、「機器學習咖啡樹土壤檢測及澆灌解決方式」、「AI自動攪拌咖啡豆機」三組獲得冠亞季軍,而宋明光理事長還特別頒發了一個「精品咖啡增值經濟模式」的特別獎,獲得者將獲贈馬武督咖啡豆一盒。雖然僅有4個獎項,但所有團隊的努力和創造力都值得肯定。這次黑客松為台灣農業注入了新的活力,也讓人對未來的發展充滿期待!

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腦力激盪後,我們安排讓學員、教師親身體驗手烘咖啡豆和品嚐咖啡葉茶。大家不僅品嚐到了咖啡葉茶的鮮香,還聆聽當地農民耐心介紹咖啡的製作過程。原來,咖啡葉茶的咖啡因含量更低,還有助於促進睡眠!

手烘咖啡豆的體驗既具有挑戰性又充滿樂趣,每個人都可以將自己的心血結晶帶回家。而最令人驚喜的是,咖啡豆烘焙完成時會發出類似爆米花的爆裂聲,這不僅讓人讚嘆不已,還增添了無比的成就感!

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學員手裡拿的是手烘咖啡豆磨製成粉的濾掛包

主辦單位|國立清華大學 預見科技桃花源、智慧環境晶片系統與應用聯盟
指導單位|教育部

文案撰寫:李玉婷、蔡佩芠

審稿編輯:鍾明君

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