撰文：蔣士棋╱生策中心新創幫電子報
由於海洋資源枯竭，水產養殖在滿足漁產需求的角色日益吃重，但天然災害頻繁、重度仰賴人力和業者經驗等特性，使得箱網、魚塭養殖產業的資訊化進程一直相當緩慢。為了解決這個問題，國立臺灣海洋大學（以下簡稱海洋大學）電機系教授張忠誠整合團隊將人工智慧（AI）導入養殖系統中，期望能藉由降低業者營運成本、精準掌握魚群發育狀況等策略，早日實現養殖產業的智慧化。
在海洋大學電機系館 4 樓的一間研究室裡，牆上大螢幕上跳出貢寮水生保育中心箱網養殖池內的實況影片；從螢幕上可以看出，影片的拍攝時間大約是下午 1 點 48 分。「現在的時間是 1 點 50 分左右，大概是兩分鐘的誤差，」電機系張忠誠教授特別掏出手機確認，「不管貢寮、屏東的試驗點，還是以後用在國內外其他地方，應該都是這個誤差水準。」
畫面一切換，顯示的是從雲林試驗魚塭回傳的即時水質監測數據。「水溫、酸鹼度、溶氧量⋯⋯這些都已經是基本的監測項目了，」張忠誠解釋，「如果業者需要其他像是混濁度或是某些污染物的濃度，我們也可以再加進去。」
這些養殖場能夠即時監控、監測多項水質指標、分析養殖大數據，都有賴張忠誠教授團隊所開發 AIoT 智慧化養殖管理系統。2019 年該系統首次獲得「學研新創類 – 農業與食品生技領域」的國家新創獎時，還是以供箱網養殖業者使用的全套系統為主軸；但在 2022 年獲得精進獎時，已經進化成不分箱網或魚塭養殖業者，皆可依據需求搭配使用的多個模組化子系統。
捕撈產量停滯，水產養殖前景可期
根據聯合國農糧組織（FAO）統計，全球的漁業捕撈產量在 1990 年代左右就已經達到飽和，至今每年的捕撈量始終維持在 9 千萬噸上下。然而，隨著人口增加和經濟成長，全球對漁產的需求量逐年上升，中間的缺口就只能靠養殖補足。
統計顯示，1990 年代時，全球漁業捕撈量佔漁產供給的比例大約 8 成，但到 2020 年就衰退至 51%。張忠誠預測今年起，最晚到 2030 年，養殖就會取代捕撈成為全球漁產供給的主力。換句話說，養殖才是漁業的未來。
這樣一個充滿潛力的產業，目前卻還是重度仰賴人力。張忠誠指出，臺灣已經是全球養殖技術相對領先的國家，但在箱網養殖業中包括投餌、箱網操作、魚群監控等工作都需要人工操作；而魚塭養殖雖然已經開始使用機器設備，仍然需要靠業者本身的經驗。「我們希望可以把AI技術引入養殖業中，降低他們對人力的需求、提升自動化程度進而實現智慧化，」張忠誠說。
張忠誠在獲得漁業署以及科技部的研究計畫經費後，就開始組織研究團隊進行開發。第一代完成的系統就已經相當完整，在養殖地點就有空中無人機、海面工作箱、水下機器人（ROV）進行監測，蒐集到的數據傳輸回設在岸邊的資料處理中心進行初步數據分析，之後再透過設在海洋大學的海洋雲進行 AI 演算。他沒想到的是，初步洽詢養殖業者的合作意願時，普遍的回應都是「太貴了！」
系統模組化，大幅降低建置成本
「一開始我們是拿政府計畫，為了做出成績，各項硬體都是用最好的，對業者來說負擔確實不小，」張忠誠粗估，整套第一代系統的軟硬體建置成本至少數百萬元，如果拿不出驗證過的成效，業者的投資意願自然不會高。此外，第一代的系統是為箱網養殖產業設計，但臺灣的養殖業仍然以魚塭為主流，產量上的占比高達 9 成。「我們在洽詢業者的時候，也很多人問能不能用在魚塭上，」張忠誠說。
針對業者的實際需求，張忠誠在開發第二代系統時改採模組化策略，同時也在軟硬體上重新設計，將原本高達數百萬元的建置成本，大幅降低到一模組少於 10 萬元。「我們的 AI 演算軟體全部都是自己編寫，硬體則是拆分成 7 個子系統，零組件也都自己設計製作組裝，業者可以根據自己的經濟能力及需求搭配導入，」張忠誠說。
在數個子系統中，最值得注意的是智慧投餌系統以及分別針對箱網、魚塭業者設計的自動箱網沉降系統和智慧打水系統。「在箱網養殖上我們希望能降低營運成本，而魚塭養殖則是提升產量，最終目的都是要增加業者的收益，提升產業競爭力。」
以智慧投餌系統為例，目前養殖業者只能定時定點或者憑經驗投放餌料，張忠誠的智慧投餌系統則可以根據魚群搶食狀況判斷出投餌數量、位置和頻率；自動箱網沉降系統可以協助箱網養殖業者應對颱風等天然災害；智慧打水系統則可以維持魚塭內的溶氧量，同時降低魚塭養殖業者的電費支出。
疫後重啟跨國合作，亞洲市場大有可為
目前，張忠誠團隊在新北貢寮、屏東嘉津和海洋大學內設置了 3 個箱網養殖的試驗場域，魚塭試驗點則是選在彰化、雲林。而在這些試驗點之外，張忠誠也透露，計畫在年底時，與嘉義、高雄的地方政府或業者合作，開展具商業運作性質的 AI 養殖系統示範據點。「對業者來說，沒看到實際成果還是會不放心，」張忠誠表示，希望能藉著示範據點的經營成效，說服臺灣養殖產業對智慧化養殖的信心。
國際市場啟動得更快──在新冠疫情發生前，張忠誠已經接到日本、新加坡、馬來西亞業者合作的邀約。其中最積極的，就是位在沖繩的日本 IT 公司 Okicom。「原本的想法是一起開發日本市場」，張忠誠表示，為了這樁合作案，特別申請了日本專利，但因為新冠肺炎疫情阻斷了國際交流，日本、新加坡、馬來西亞等地的合作計畫都被迫暫停。但隨著疫情遠離，這些跨國合作也即將重新啟動。
「臺灣的養殖技術、ICT 能力在國際上都是很有競爭力的，」張忠誠觀察，雖然歐美等高緯度國家的海洋養殖產業也十分發達，但是地理條件、養殖魚種都跟低緯度國家大不相同，相關技術不見得適用於臺灣；「而且 AI 技術普及也就是這 5、6 年的事情，大家的起跑點其實都一樣，」他樂觀地認為，如果把市場目標放在跟臺灣同樣是低緯度的東南亞國家，這套 AI 養殖系統絕對大有可為。
【海洋大學張忠誠教授小檔案】
來源：新創幫網站
執行編輯：林鈺芩
核稿編輯：林欣蘋
