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農田裡的 AI 勘災大軍

2020-03-06 10:45:38願景工程 郭琇真

中興大學教授楊明德領軍的團隊,深耕無人機運動有十年。 許鈺群提供
中興大學教授楊明德領軍的團隊,深耕無人機運動有十年。 許鈺群提供

無人機航向天際,如鷹眼般搜索農田,可即時辨識每塊田有多少株水稻、多少顆高麗菜,準確率高達九成。中興大學土木工程系特聘教授楊明德領軍的團隊,首創將 AI 的「深度學習」技術導入無人機農損勘災,一分鐘就可辨識超過 15000 株水稻,相當於 2.5 個足球場大。

以往颱風過境,人工勘災通常得耗時一個月才能完成,如今導入 AI 的無人機,拍攝和分析數據加總只要兩至三天,時間縮短了十倍。對農民及一線勘災人員來說,都是一大福音,因為颱風過後農作物泡水容易腐爛、發芽,農民總心急希望盡快採收,勘災人員往往背負著極大的壓力。

人工勘災耗時、爭議大

氣候危機越演越烈,每每颱風、豪雨一來,中南部農田就氾濫成災,據農委會統計,近十年來,農損累積金額高達 1350 億元。

農損勘災大不易,田裡的水稻倒伏、香蕉樹被攔腰折斷、高麗菜泡水等,都須仰賴地方公所人員,冒雨奔波勘查。據規定,農田裡的損害程度須超過兩成才能領取補助金。

公所勘查將調查結果呈報給縣府,縣府再轉給農委會,確認公告後,公所得再做一次抽查,一來一往至少一個月。不僅曠日廢時,因為勘查拍照的角度有限,複查若碰到爭議,常淪為各說各話。

六年前就與楊明德團隊合作的嘉義縣政府農業處農務科長李秋瑩表示,無人機由上往下拍,比較客觀,公所複查直接看影像核對,還可減少人力的消耗。

將空拍機與AI技術結合,1分鐘就可勘查20公頃。 許鈺群提供
將空拍機與AI技術結合,1分鐘就可勘查20公頃。 許鈺群提供
一般而言,一位公所勘災人員平均一天最多能勘二十公頃。「現在將空拍機與 AI 技術結合,一分鐘內就可解決。」楊明德說。

楊明德投身無人機應用已有十年,去年因成功將 AI 與無人機結合,獲得科技部年度「 AI 投資潛力獎」第三名。其帶領的「農業災損幾多錢」團隊還奪得 g0v 公民科技創新獎助金 50 萬元。

楊明德說,目前國內唯一可做大面積農田分析的就是他們,關鍵在以前用電腦跑資料無法累積,導入 AI 模型後,讓 AI 做深度學習,初期得有人協助做圖像標記,告訴 AI 哪株水稻是倒伏、哪些不是倒伏,「至少得key超過三萬筆資料讓電腦學習,」當資料累積多了, AI 的判斷就會越精準,就像 AlphaGo 學圍棋技術一樣。

不過在 AI 發揮效用前,前期的資料累積都是「工人智慧」,依賴大量人力。中興大學土木工程系博士生許鈺群舉例,像為了讓 AI 辨識高麗菜,他們得在無人機拍攝的高解析度影像上,把高麗菜每一顆的邊緣都圈起來,至少圈了上千顆, AI 才有辦法深度學習,他笑說:「在人工智慧前,都需要工人智慧。」

團隊善用AI分析,準確率高達九成。 許鈺群提供
團隊善用AI分析,準確率高達九成。 許鈺群提供
李秋瑩也說,定義影像很重要,有些影像拍出來,若沒有配合現地調查,容易誤判,像鳳梨農為了讓果實快速成長,會用報紙包裹鳳梨來防曬,有些則是拉黑網;蔬菜種植更複雜,有些農民用綠網,有些是黑網,也有人用塑膠布,所以影像判斷外,了解現地農作物栽種狀況也很重要。

黃金團隊的下個夢想:全民來勘災

去年五月梅雨成災,農委會首度出動無人機勘災,提高時效率。富邦產險公司也在去年推出全台第一張,以無人機勘災作為判斷依據的香蕉農業保險。

無人機導入農業勘災的應用越來越頻繁,技術發展走在前端的楊明德團隊目前正擘劃一個夢想:希望未來能用群眾協作的力量,將人人手中的無人機,從玩具變工具,全民協力來勘災。

許鈺群解釋,團隊目前正在建立雲端平台,預計一至兩年內完成,未來災害發生時,中央或地方政府可以將飛行任務發派給民間的飛手,將現場資料帶回來,再由團隊快速進行分析,公所人員則可負責後端的檢核跟抽查,如此非但勘災流程能大幅縮短,這也是提高公民參與力量的展現。

空拍機巡視農田 許鈺群提供
空拍機巡視農田 許鈺群提供

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