氣候變遷引發糧食危機 智慧邊緣推升農業生產力(2)

供稿單位: ADI
2023 年 11 月 15 日

(承前文)對氣候變遷對於農業穩定生產帶來的挑戰,智慧邊緣(Intelligent Edge) 技術協助人們在大農場和小花園中管理和提升作物產量。智慧邊緣解決方案正將算力移至傳統運算網路邊緣處使用的智慧裝置中。

智慧科技支援咖啡種植

邊緣農業技術能夠感測當地天氣和微氣候變化並立即採取行動。不論天氣模式如何,都可以協助農場主人控制可控的環節,確保作物得到妥善灌溉、施肥。

ADI的太陽能動力系統以菲律賓充足的光照為能源,收集並分析土壤狀態和咖啡樹健康狀態等資訊,同時將資料和指示透過無線網路即時傳輸給灌溉和施肥系統。系統透過ADI MAX78000 AI微控制器中的人工智慧引擎不斷學習,提高對水源、大量營養素和pH值平衡的能力,即使是微弱的環境影響也能及時做出反應。在菲律賓,潮濕酷熱三天之後連下兩天暴雨的天氣並不少見,而ADI的解決方案能夠以所需的時間間隔檢測所有變數,確保以最佳方式滿足作物需求,保障植物健康生長。

適應未來氣候變化的潛能

ADI與阿馬德奧咖啡農場合作社的合作始於一位ADI工程師地下室裡一株小小的植物。他將完整的系統實物模型安裝於一個花盆中,在植物生長燈照射下試驗,最後得到令人滿意的結果(圖4)。在乾旱和暴雨輪番出現的生長環境下,系統即時收集相關資料,並相應調整植物的水分和肥料含量。邊緣解決方案能夠為合作社帶來顛覆性作用。工程團隊分析完試驗結果後,與合作社分享了這個消息,推動開展了更多試驗。

圖4 智慧邊緣系統能夠明顯改善健康生長和生產力等

阿馬德奧農場主協會農場業主Randy Mendoza表示,下一步就是在農場中運用一株植物再次試驗,然後再擴大到十株。阿馬德奧咖啡農場合作社利用十株植物展開為期七個月的試驗後得到一些驚人的結果,而這正是咖啡農場極需的東西。阿馬德奧咖啡農場合作社試驗結果,產量增加120%、肥料成本降低50%、人工成本降低14%、利潤增加64%。

智慧邊緣系統的第二階段試驗正在菲律賓三個不同地區的三個大型農場中進行,每個農場都具有獨特的微氣候環境。三個農場都使用了更大規模的系統,以檢視其在熱帶天氣模式變化下的適應力。在更大層面上,合作社也正著手制定荒地複墾和擴大生產的長期計畫。

阿馬德奧農業部部長Luzviminda Amparo表示,利用新技術提高作物產量—這是以智慧和遠見因應氣候變化的典範。期待雙方擴大合作,將其擴散至對國家整體經濟和地方食物來源非常重要的作物。

從一小株植物入手,ADI工程師和阿馬德奧合作社的農場主人展示了邊緣技術的潛力。不論是菲律賓或是其他國家都有可能實現政府層面的合作,為農場主人提供額外經濟支援來使用邊緣系統,提升生產力和效率。此外,由於這些系統能降低作物風險, 民營銀行也將更願意以優惠的利率為農場主提供貸款,協助農場主人在生長季節開始時購買種子和肥料。這些舉措,對於菲律賓農民盈利能力的協助不言而喻。

以智慧邊緣對抗氣候變化與饑餓

隨著氣候變遷持續,需要開發新技術降低由此帶來的影響,這一點非常重要。智慧邊緣技術帶來全新可能,可望在天氣模式逐漸不可預測的情況下大幅提升作物產量。

進行閉迴路解決方案更有利於將智慧邊緣技術的適用範圍從咖啡擴大到大米和豆類,而後者正是眾多未發達國家的主要糧食作物。推廣這項新技術可明顯提升作物產量、降低成本,也能積極改善第三世界、甚至全球的糧食短缺現象。雖然全球大部分饑餓人口居住在開發中國家,但許多已開發國家也不乏此類現象,例如美國營養不良的兒童人數高達3,000萬。

隨著全球人口增加,城市化進程繼續,農業實踐將繼續演變。根據大型商業農場、溫室、家庭庭園等不同需求,智慧邊緣廠商可推出量身訂作的AI系統(圖5)。除了咖啡之外,具有自主學習能力的施肥灌溉系統亦能為大部份糧食作物帶來裨益。

圖5 根據大型商業農場、溫室、家庭庭園等不同需求,智慧邊緣廠商可推出量身訂作的AI系統

從播種收割機械,再到大型灌溉和供水系統,技術進步一直在推動農場提升生產效率。如今,智慧邊緣技術已革命性地改變了改造住宅、控制住宅的方式。未來,其也將以同樣的方式顛覆農場及其日常經營。在智慧的閉迴路加肥灌溉系統的加持下,農場主人可以消除氣候變化帶來的部分影響,節省照料作物的時間,留出更多時間規劃更美好的未來,為滿足全球糧食需求做出更大貢獻。

(本文由ADI提供)

參考資料

[1] 聯合國糧農組織(FAO)、國際農業發展基金會(IFAD)、聯合國兒童基金會(UNICEF)、世界糧食計畫署(WFP)、世界衛生組織,「2019年全球糧食安全與營養狀況:經濟發展減速與衰退下的安全措施」,聯合國糧農組織, 2019年。

[2] Kristalina Georgieva、Vitor Gaspar和Ceyla Pazarbasioglu,「貧困脆弱的國家需要支援才能適應氣候變化」,國際貨幣基金組織部落格,2022年3月。

[3] Timothy S. Thomas、Ana Maria Loboguerrero、Ana R. Rios、Deissy Martinez、Baron、Graciela Magrin和Vincente Barros,「氣候變化將如何影響中美洲和安第斯山脈地區的農業生產力」,國際糧食政策研究所博客,2019年8月。

[4] Yvette Tan.,「菲律賓咖啡發展規劃(修訂案)致力於振興當地咖啡產業」,《馬尼拉公報》, 2021年10月。

[5]「2017—2022年菲律賓咖啡產業發展規劃」,菲律賓農業部。

氣候變遷引發糧食危機 智慧邊緣推升農業生產力(1)

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