
「無人機巡田、感測器回傳土壤與水分等資料,手機系統提示灌溉需求與病蟲害風險」這樣的農場並非遙遠想像,許多技術已陸續出現在農業現場,協助農民掌握田間資訊。(圖片提供:Shutterstock)
清晨的農田裡,農民仍會走近作物,看看葉片、摸摸土壤,但巡田不再需要從頭走到尾。無人機飛過田區,感測器持續回傳土壤、光照與水分等資料,手機上的系統則提示哪區需要灌溉或施肥、哪區可能出現病蟲害。農業部農業試驗所農工組組長楊智凱博士認為,「這樣的農場並非遙遠想像,許多技術已陸續出現在農業現場,未來十年,農民將能掌握更多田間資料,做為生產管理與判斷的依據。」
氣候變遷與缺工壓力升高,農業決策加速數位化
推動農場改變的力量,首先來自農業本身愈來愈難預料的生產條件。楊智凱組長指出,氣候變遷造成全球暖化、旱澇為患與水資源運用等問題,農業受到的影響尤其直接。此外,臺灣同時面臨農地破碎化,加上農業人口老化與缺工,使過往主要依靠人工與經驗的生產方式愈來愈難維持。
過去農民面對天候與作物變化,操作上多半來自長期累積的經驗判斷。未來的技術將把感測資料、氣象資訊與作物生理知識放在同一套管理流程裡。楊智凱組長將這個過程歸納為從感測、預測到決策。他說,「未來是數據驅動型的農業」。當預測系統能提早判斷氣候或病蟲害風險,農民便能決定灌溉、施肥或其他田間處理的適當時間,不必等問題發生後再處理。數據並非取代農民經驗,而是讓經驗有更多資料可以相互驗證與輔助判斷。
這些數據也能協助農民安排生產時間。楊智凱組長以作物成熟期為例,農民可以透過品種特性、營養管理、水分與光照調整,避開集中上市造成的市場風險、價格壓力。過去這些判斷高度依靠個人經驗,如今研究資料與環境數據逐漸加入生產管理,讓農民有更多依據來規劃栽培期程。
十年後,這些資料以「數位分身」(Digital Twin)的運作模式將更為成熟。感測器收集真實田間資料後,可在電腦中建立相對應的虛擬模型,先模擬不同施肥方式或氣候條件可能產生的結果,再決定實際操作。資深農民與研究人員累積的栽培經驗,也能逐步轉為可分析的資料,提供新手學習栽培條件與管理方式,以及判斷最佳採收時間。
自動化設備擴大應用,無人農場仍有技術限制
隨著智慧科技逐步導入農業現場,農機的作業型態也會改變。無人機可搭載多光譜相機巡查作物,協助判別缺水或病蟲害等狀態;地面機器人則可承擔部分畜禽管理與影像辨識工作。以設施栽培為例,溫室環境的溫濕度、土壤及光照感測器即時傳送數據,系統判斷異常後,再啟動灌溉或通風設備。農民因此能減少重複、耗費體力的工作,把更多時間用在生產管理、設備操作與經營策略上。
未來農民與市場的距離也可能縮短。楊智凱組長觀察,近幾年來已有青農成功透過網路平臺直接接觸消費者,掌握訂購數量、供貨時間與消費回饋,再回頭調整下一批生產與栽培管理參數。部分青農團體也透過共同品牌與多樣化品項合作生產模式,直接供應餐飲業者,並運用資訊工具確保穩定供貨。對未來農場而言,智慧化的範圍會從田間管理延伸到生產規劃與銷售。
不過,對於完全無人的農場,楊智凱組長抱持較審慎的看法。機器可以依照既定條件工作,真正的田間場域卻常有意料之外的狀況。水管破裂、設備故障,或某個環節受到外界因素干擾,都可能超出原先的系統的設定。他說,「無人農場,我個人覺得是一個願景,因為在實務上,農業面臨著各式各樣的問題,操作絕對還是需要現場人員。」科技能接手大量工作,人仍須了解作物生理與農業現場,才能在異常發生時做出判斷,解決問題。
技術驗證連結實際需求普及,關鍵在成本與信任
臺灣的智慧農業政策已推動多年。農業部自2017年起逐步整合智慧農業、晶片創新、農業物聯網及雲世代數位轉型等計畫。第一期智慧農業計畫從2017年至2022年,導入物聯網、感測器、自動化設備與人工智慧;2023年至2026年的智慧農業躍升普及計畫,工作重心則逐漸轉向技術整合、成果推廣,以及降低農民使用門檻。
農業試驗單位的工作,也從研究延伸到實際生產場域。感測系統、監測系統、數據分析、預測模型、自動化系統、無人機與智動化農機,都需要經過田間測試,再由農民團體、農企業與科技服務業者實際使用。對臺灣來說,大多為零碎農地與多樣作物,將大型設備導入並普遍運用並不容易,適用於本土生產模式的農機具研發,更需要朝輕便、模組化及依作物需求調整的方向設計。
楊智凱組長也認為,臺灣的資通訊、晶片與精密機械產業具備技術條件,若能和農業知識結合,可以發展更符合臺灣農場需求的設備。他特別提醒,「農業處理的是生物,每一株植物、每一顆果實都可能不同,工業製造追求高度一致的思維無法直接套用到田間。科技人員若要走進農業,仍須理解作物生理與生產環境。」
真正困難的地方,往往發生在技術準備好之後。智慧設備成本較高,不同廠牌軟硬體缺乏相容性,操作與後續維護也會影響農民意願。若農民無法明確看見節省多少人力、增加多少效益,自然會先觀望。楊智凱組長從過去農業機械化的經驗觀察,一項新工具或新技術要取得農民信任,必須經過場域測試與驗證實際效果,而這是需要時間並投入資源的。

當機械效率與可靠度逐漸達到使用者可以接受的程度,加上缺工日益明顯,現在落花生機械採收已經是成熟且普遍的代耕作業模式。(圖片提供:農業部臺南區農業改良場)
他以農試所農機前輩們研發經驗來說明,早期農民對研發中的落花生採收機械有相當疑慮,擔心損耗太高,採收成功率太低,不願讓新設備下田測試;經過多年改良與努力,當機械效率與可靠度逐漸達到使用者可以接受的程度,加上缺工日益明顯,現在落花生機械採收已經是成熟且普遍的代耕作業模式。同樣的,智慧農業新技術也是需要經過測試、修正與累積信任,農民看到鄰近農場導入後確實可提高效率及降低成本,採用意願才會提高。
因此,政府部門除了投入研發,也必須提供輔導、補助與訓練。農業部目前透過數位學堂、在地輔導、補助方案與智慧農場示範,與地方政府合作推動,讓農民接觸並了解農業科技新工具,也促進技術提供業者與農業生產者有更多合作機會。當農民遇到病蟲害但未知原因、機械故障或系統操作有問題時,研究單位與第一線技術人員能否提供後續諮詢協助,也直接影響開發的設備推廣階段能否為農場所採用。

未來農業需要跨域人才,除了培養數位素養與程式能力,也要能看懂數據,理解生物、農業與工程之間如何互相配合。(圖片提供:Shutterstock)
智慧農業專業職能,多元人才培育轉向跨域整合
當農場裡出現更多感測器、系統程式、智慧農機、機器人與資料系統,農業所需要的人才類型也隨之增加。AI與資料分析人員可協助快速解析土壤、氣候及生產資訊;自動控制與機器人工程師負責開發採摘、搬運等設備;物聯網專家建置感測系統;永續相關專業則可處理碳盤查等工作。智慧農業也衍生出氣候智慧型農業顧問、智慧農場研究人員、數位灌溉機電工程師及循環農業系統規劃師等職務,這將是農業轉型階段對人才培育需求的趨勢。
楊智凱組長自己過去的求學經驗,也讓他看到跨領域訓練的重要性。他回憶自己大學考上的是農機系,現在瞭解到「我有農業基本背景、又懂機械的專業,那不就是現在所稱的跨域嗎?」他認為,未來需要的跨域人才不限於技術組合,多元的思考方式同樣重要,「現在已有一些年輕人原本學機械、資訊甚至財經或行銷,最後選擇回到家中幫忙,成為農二代或農三代,把長輩們累積的栽培經驗,再結合新的科技工具一起運用。」
對準備投入農業的年輕人,楊智凱組長建議多多培養數位資訊與人工智慧工具運用能力,除了要能看懂數據,理解生物,還有如何在農業與工程之間互相配合。更重要的是要能聽懂農民描述的問題以及敏銳的觀察力,再把現場需求轉換成工程或資訊人員能處理的技術問題。目前大學的智慧農業學程、資訊與電機跨域課程、智慧農業黑客松、暑期實習及產攜專班,都提供了接觸農業實務的機會。
楊智凱組長提醒,「導入一堆智慧工具之後,請不時反思農業的本質是什麼。」十年後的農民手上也許少拿一些鋤頭,多看一些數據,但真正能讓科技在土地上發揮作用的,仍是那些懂農業、懂得使用工具,也願意持續學習的人。