高粱田黑化像燒焦！金門大學「空中救援」 幫農民應戰氣候變遷

苏东青（左2）带学生用无人机拍摄照片，丢入AI模型后，可预测土壤水分、小麦产量。 谢佩颖摄

【文／蔡立勋；图片／谢佩颖摄】

【AI素养：同理心】金门近年来高粱产季缩短，还会种出像烧焦的作物。金门大学土木与工程管理系师生，到田间理解农民困境与需求，用最新科技助攻收成。

秋日午后，微风拂过金门县金沙镇的高粱田，一株又一株结实累累的高粱左右摇曳。

金门以高粱酒闻名，制程包含制曲、酿酒及包装，「小麦制曲、高粱酿酒」是在地人熟知的口诀，也说明这两项作物之于高粱酒的重要性。

小麦、高粱皆属于旱作，然而近年却因为气候变迁，导致产量不稳定。

在黄澄澄的高粱田中，一架白色无人机缓缓升空，金门大学土木与工程管理学系大二生林芷安、林靖晟、陈心如小心翼翼操作机器，系上教授苏东青在旁指导。

他们从空中所拍摄的高粱田照片，是降低气候变迁影响农田的法宝。

作物歉收，农民无奈兼差

随着科技进步神速，人类情感被视为不被机器打败的最后一道防线，而拥有技术的人若有同理心，才能洞察未被满足的需求，设计出解决社会问题的产品。

3年前，苏东青加入中兴大学工学院院长杨明德主持的智慧永续新农业研究发展中心，该中心主要针对检测、栽培、农牧场管理提供新解方，目的在提升粮食自给率、降低农业生产成本、节约灌溉用水，以及提高水土资源有效利用。

苏东青参与的计划，是在农作物生长的逆境场域中，研发遥测AI辅助培育的技术。

【小档案】苏东青

现职／金门大学土木与工程管理学系教授

出生／1977年

学历／中兴大学土木工程博士

经历／中兴大学环境保育暨防灾科技中心博士后研究

教学改变／遥测领域结合AI，学生学到理论也兼具实作

AI心法／观察在地问题，将AI导入教学，提供解方

在金门大学任教15年的苏东青观察，有别于台湾本岛常见的水稻，金门在地作物以小麦、高粱为主，且在种植上的确遇到问题，这是一个新的研究方向。

「有些结粒是黑的，有些是白的，」在金门种植高粱30多年的农民叶立志，指着眼前高粱解释，从茎秆上长出的穗粒，因天气太热而纤维化，「整个变成黑色，好像烧焦一样。」

他回想，过去金门人在春、秋两季都种高粱，但近年受春季降雨量增多、杂草及虫害增加所影响，「春季已经很久很久没有人种高粱。」

尽管高粱有保价收购，提供金门酒厂作为高粱酒的原料，但叶立志直言，如今在金门种高粱、小麦的农民，都得斜杠兼职，才能确保收入。

辨识土地特性，精准种植

苏东青的专长是遥测领域，在系上开设无人机课程。他观察，近年农业应用无人机的例子虽愈来愈多，但多是用于浇灌、喷洒农药；用无人机检测农作物，「在实务上还比较少，」他说。

为解决当地遭遇的种植困境，让农民更了解自己的土地特性，苏东青与学生先设定好航线，让无人机自动执行飞航任务，接着再将无人机拍摄的一张张高解析度照片拼成完整的农田，丢到AI模型中，换算农田不同区域的土壤干旱指标，区分作物的生长环境。

在金门种植高粱超过30年的叶立志（左），过去也曾与金门县农试所合作其他实验，积极接触新技术。 谢佩颖摄

在金门种植高粱超过30年的叶立志（左），过去也曾与金门县农试所合作其他实验，积极接触新技术。（谢佩颖摄）

这套AI模型提供两种资料，一是透过取样同一片农田中，不同区域的土壤，让模型学习土壤表征跟水分分布的关联性，提供农民在作物各个重要生长阶段，农田水分的分布情况。

农民一旦有了这些资讯，当田里过干，能适时浇灌；当水分太高，则设法排水。

因为小麦、高粱虽是旱作，土壤水分必须维持在一定程度，太干或太湿，都将影响作物产量，甚至可能导致整片农田当年度无法种植。

其次，是建立农田表征与产量的关联性。苏东青从研究中发现，农田中较容易积水的区域，代表土壤水分太高，影响作物根系发展，生长状况连带也不佳。

尽管农民通常有自己的一套种植经验，从种植过程、天气情况推测收成情形，但苏东青强调，农田表征在地面上没办法观察，要从天空看，更凸显无人机遥测在此应用的重要性。

叶立志印象很深，他有一块包含不同干湿度等多种生长环境的田地，苏东青曾在此取样分析，并预测当年度产量，「我是觉得还满准的，」叶立志说，AI分析结果与实际产量只差了约10公斤。

学生在田间解锁新技能

跟着苏东青在田间进行实验已4个多月的林芷安认为，这段期间走出课堂实际操作、分析资料，更了解在地碰到的问题，「是课堂上学不到的。」

苏东青期盼透过长期观察金门小麦、高粱田的生长情形，尽量将模型参数的泛化能力调整到较好的状态。

他以相机为例，如果单纯只用单眼相机让机器学习这是相机，当使用者拿着傻瓜相机让机器辨识时，机器不会知道这也是相机。

倘若让机器学习辨识不同的相机，无论拿出哪一种交由机器辨识，它都知道这是相机。

应用在农田上，苏东青解释，若能让AI模型学习更多不同农田表征的特性，持续累积资料，学习成效会愈来愈好。

未来无论遇到哪种特性的农田，都有机会提升辨识土壤水分分布的精准度，协助农民能更准确地预测作物产量。

苏东青已透过叶立志引荐位在不同乡镇的农民，希望在距离原本实验农田较远、环境条件不同的农田中，验证AI模型。

唯有如此，才能离真正协助农民因应气候变迁，再往前一步。

（杂志原标题为：无人机检测高粱田 帮农民因应气候变迁／责任编辑：王俪华）

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