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優秀農業人員系列報導 林達德 自動化推手翻轉農業

文‧圖 / 農糧署

  在臺灣早年的經濟發展結構中,農業據有舉足輕重地位。光復後政府主導「以農業培養工業,以工業發展農業」,在 1970 、80 年代,農業發展順勢走向機械化。「走過農業自動化 1.0 ,臺灣已掌握農業在地基本盤,目前處於分流、轉型的十字路口,歷經農業自動化2.0 洗禮後,我國農業將以科技新風貌,搶占國際『綠金』新商機!」。現任國立臺灣大學生物產業機電工程學系特聘教授林達德,1989 年從美國康乃爾學成回國,即一路見證臺灣農業發展的軌跡。

  隨著整體 趨勢 改變,農業機械化環境愈趨成熟,農委會有步驟,前輩也有眼光,把生產形態逐步導向機械化。到了 1990 年代初期,政府同步推動農業、工業、商業、營建等四大領域的自動化進程,傳統農業增添了自動化、電腦化的翼助,讓機械的操作更具效率,更加聰明。

長期致力於農業自動化與電子化教育及研發

  林達德畢業於臺灣大學農業工程系機械組、民國 72 年赴美深造,先後取得美國康乃爾大學農業暨生物工程碩士、博士。民國 78 年學成歸國至臺大任教,民國 82 年升等教授,曾擔任臺灣大學學務處生活輔導組組長、臺灣大學新竹生物醫學園區籌備處綜合業務組組長、生物產業機電工程學系主任、生物資源暨農學院副院長等重要職務。

  民國 97 年獲聘為臺灣大學終身職特聘教授。在臺大二十餘年時間,全心投入於教學、研究與服務等各項工作,為臺灣農業的發展奉獻心力。

  主要研究領域包括農業自動化與電子化、影像處理與機器視覺、機電整合系統與農業應用、生物系統模擬與分析等,已發表國內外學術期刊與會議論文兩百餘篇並獲得十餘項專利。研究成果除於學術上獲得國內與國際之肯定外,亦實際推廣與應用於農業領域,具體貢獻於臺灣農業自動化與電子化之推動,提升臺灣農業之體質與競爭力。

催生聰明農業

  「倘若沒有辦法把吃苦當作吃補,根本沒有辦法靠農作養家餬口。」林達德以景觀植物「草花」的培育為例,如果耐不住風吹日曬雨淋,如果無法彎下腰桿與土地對話,即使草花的利潤驚人,也只能望而興嘆。

  就在農業發展遭逢瓶頸的時期,林達德受政府委託開發了一系列草花自動化生產系統;直到今天,十多年前開發的這套機器設備仍然堅守崗位,持續為農民賺取豐厚的利潤。談起十多年前參與推動農業自動化,林達德的眼睛亮了起來,他說,當對的政策碰上對的農民,農學院的老師即使下鄉很辛苦,還是很有成就感。他表示,早年投入農業的學者,只希望做出對社會有意義的事,為農民做些事,能夠為我國農業作出一些奉獻,才是農業學者心所繫念的。

常保突破精神

  十幾年前,林達德受邀到日本參訪,參訪機構以小包裝米作為伴手禮,當時這是很新鮮概念。臺灣雖然以白米王國著稱,早些年品質良莠不齊,難免米粒摻雜碎粒,如今市場上白米粒粒晶瑩飽滿,各地生產的品質一致化,都要歸功於農業生產自動化。他笑著說:「電腦不光是會選土豆,電腦老早就會選白米了!」

  林達德以稻米生產流程為例,解釋何謂「突破式」的經營概念。他說,稻穀收割後,首先要把稻子烘乾,若未完成烘乾,裝進大麻袋的稻榖,很容易受到溫度與溼氣影響,而發酵、變質、發芽,那麼,農民們的心血就白費了。針對這個需求,政府補助每家農戶設置一台乾燥機,但效果不佳,一整年用不到幾次,又占空間;後來改變思維,讓各地農會負責烘米,乾燥機擺在農會倉庫,並改用大型機器,整體效能因此大大提升。透過生產模式的改變,也降低了米粒破碎情形,產出品質因而提高。

  全球首部專用於水果病蟲害檢測的自動化 X 光機,亦出自林達德領導的研發團隊。林達德說:「經濟發達後,國人也想嘗鮮吃進口水果,在民國 92 年至 100 年,我們開始研發進口農產品檢疫自動化機器,靠著這台機器,成功抓出美國蘋果蠹蛾幼蟲。這台機器到現在還肩負著出口檢疫的重責,很多高檔水果要出口賺外匯前,還得到它這兒來繞一繞,確保品質無誤,才不會被退運。」

科技業搶灘「綠金」

  走過了農業自動化 1.0 的環境,林達德強調,臺灣農業如今正在智慧化的大道上快步前進。「我們再次來到一個交叉口,而這可能是集資金、土地、管理於一身的農業新形態,新的農業自動化帶來全新革命,我們可以稱之為農業自動化 2.0 。」林德達預估,新式農業無論在照明、溫度、溼度等條件上,都可以完全由人工控制,「全密閉式植物工廠」將是下一波臺灣農業新希望。

  半導體晶圓廠的無塵室,本是用來製造晶片,而日本晶片業巨擘 - 富士通半導體( Fujitsu Semiconductor )和東芝公司( Toshiba Corp. )決定跨足農業,投入植物工廠,將閒置的半導體無塵室打造成培養作物的溫室,種植萵苣或其他蔬菜,並以可調整波長的專業燈光照明來取代陽光。他們認為,經過嚴密控制條件,可有更優質的作物產出,亦可調整微量元素,為個人量身打造出特殊醫療保健需求的農作;如洗腎病人必須限制鉀的攝取,植物工廠就能提供低鉀的蔬果。

  在日本,不光是晶片廠投入植物工廠,「當你看到日本三菱化學( MitsubishiChemical )的植物工廠種植蔬菜的架子可以高到十層,一般人要仰著頭踮起腳拉長脖子才能一窺究竟,令人感到無比的臨場震撼。」而臺灣企業也嗅到了這股市場新商機,許多大型電子公司紛紛撥出研發費用,投入「綠金」生產的行列。傳統農業是頭頂天、腳踩地,收成好壞全看老天爺臉色;如今的植物工廠卻顛覆了 4 、5 千年來的傳統生產規則,科技農夫在無塵室裡種植作物,不用農業、肥料,且具有高密度種植特性,土地利用率高,在相同面積下,產量是自然農場的 6 到 7 倍,也難怪臺灣的大型電子廠都投入大量資金,祈盼實現植物工廠的夢想。

植物工廠化解食安隱憂

  長期以來,歷經國際大廠客戶嚴苛的市場要求,臺灣科技產業已練就一身快速反應、成本控管、精準管理的絕學,換句話說,臺灣的科技產業實力夠強,資本密集能力也不差,相當適合把精準控管的經營能力,移植到植物工廠產業。林達德認為,一旦確認綠金產業為適合臺灣的新農業模式,產、學、官、研接著要思考的,就是決定扶植何種亮點產業。無機肥料成分中的硝酸鹽,它的氮素被植物吸收後,進入到植物生長系統裡,藉著光合作用,產生蔬菜的各種維他命等養分。但在夜晚或陰天,植物不能行光合作用時,硝酸鹽的成分會留在葉片裡,這些硝酸鹽若進到我們的胃,會變成亞硝酸鹽,就成了百分之百的致癌物質。

  林達德指出,植物工廠經常性的光照,可以避免硝酸鹽累積而進入人體、形成有毒物質,等於提供了另一層食品安全保障。植物工廠目前的明星產品有哪些?林達德說,像稻米、玉米這類生長期長的作物,比較不符效益,目前還不會納入植物工廠的菜單;相對高單價的經濟作物,像萵苣、草莓、香料作物、中藥草等,則是適合培育的優勢品項。日本的業界已開始評估「餵」藥給植物吃的可行性,並鎖定癌症病患的需求,讓生病的人以後可以不吃藥,改吃「藥菜」,一旦成功,又是科技農業的一大創新。

引領跨領整合

  農業的研究發展需要跨領域,也需要傳承。像在蜜蜂神秘消失的議題,臺灣學界分別就蜜蜂的神經行為、病理學、雷達技術、遠紅外線技術的整合應用,群策群力,林達德更首創「雷射刺青」技術、結合影像辨識系統協助這項研究。又如今年,邁入第七屆的「田間機械人競賽」,也是林達德參與發想催生的活動,這項比賽年年吸引各校學生團隊前來,帶著寶貝機器人挑戰泥濘穿越。

  林達德認為,臺灣多數機器人比賽都是在室內,但這項戶外大賽,可以實地體驗課本和實驗室以外的跨域實境,累積更真切的實作經驗。林達德語重心長地強調,農業是老天爺給世間人的財富,如何重新定義農業、農產品及農業的商業模式,值得深思。而當科技業還在為保 2 、保 3 挖空心思之際,臺灣農業自動化 2.0 革命,卻能讓 100 元的產品創造出 40 、50 元利潤,那麼,有何理由忽視新農業的發展?

林達德積極將農業資訊系統、農業雲端等先進工程技術導入農業之生產與發展。

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建立自動化生產系統,有效解決草花種苗生產作業之人力瓶頸。

建立自動化生產系統,有效解決草花種苗生產作業之人力瓶頸。

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