TiC100 養殖永續生產 - 青年返鄉用AI監控科技養好魚

養殖取代捕撈的世界趨勢

根據聯合國糧食及農業組織FAO的統計資料指出，水產養殖產量在2013年已超過捕撈量，目前全球食用漁產品中超過一半由養殖漁業所供應，且產量仍在逐年上升，使得水產養殖漁業被公認為海洋資源枯竭後，可取代捕撈漁業的重要趨勢產業，水產生物科技的開發與應用是解決人類動物性蛋白需求的重要方法，而達成水產養殖的永續性將可為全球糧食安全和經濟增長做出持久貢獻。
 

看不見水產的養殖業、台灣養殖產量停滯、青年離鄉、漁村老化

然而正當全球養殖量不斷攀升的同時，四面環海、水產養殖歷史久遠、幾乎各縣市都有漁村的台灣，隨著海洋資源受到氣候變遷、過度捕撈和海域污染等因素，漁獲捕撈量逐年減少，並可能已經降至極限值，急需海上與陸地水產養殖業來彌補捕撈量之不足，然而與世界趨勢相反，目前台灣水產養殖年產量佔總產量不到3成，長年停滯在30萬公噸，多年來難以突破，甚至台灣人自己吃的魚，7成都來自於進口，曾經的水產王國，在地的產量已無法滿足在地市場。



探究背後的原因，不難發現水產養殖屬於高勞力、高風險與高技術密集的產業，不同於其他容易觀察到生產物並能夠立即根據狀況反應處理的產業，養殖的魚蝦位於水下，天然環境條件上有著難以看到的難處，為了控制養殖風險，需大量人工定期觀察並量測魚蝦的成長資訊、是否生病、投藥是否有效果、計算所投放飼料之換肉率等相關工作，這些經常性的工作都需要耗費人工逐池進行取樣，一有閃失就可能會血本無歸，因此養殖產業的高勞力與高風險與也使得青年人望之卻步，不願意從事這樣高勞力沒有生活品質可言的產業，於是紛紛離開家鄉到都市找尋其他出入，最終形成台灣漁村普遍高齡化、人力成本逐年提高等問題，目前台灣從事漁業人口的平均年齡超過50歲，在不久的將來，養殖產業斷層將會越趨明顯，現在的30萬噸產量，未來只會更少。



計畫目標

本團隊將透過應用AI與物聯網等新科技的力量，提出一套系統性的解決方法，並與養殖戶合作將此系統落地至養殖日常，持續改良系統，以逐步解決養殖所面臨的各個問題，最終將成功的系統與經驗複製並推廣至全台灣各地，降低養殖的風險與勞力，翻轉養殖產業，為更多青年返鄉提供良好的工作機會，減緩漁村老化，在地生產、在地深耕、供給在地市場，達到永續發展。

根據漁業署養殖統計年報資料，全台養殖地遍布20個縣市，有超過4萬個家庭正在從事養殖漁業，除了雲嘉南高屏多個縣市的漁民朋友與我們合作，本團隊已逐步導入智能養殖系統到陸上與海上等不同的國內外養殖場域。

行動方案 - 產官學聯手打造AI智能水產養殖育成監控系統

為了讓漁民朋友能夠看到魚蝦生長的狀況，並且透過現場設備自動化人工日常作業，進一步控制養殖的風險與勞力，本團隊與漁民朋友、養殖企業、工研院及成功大學、海洋大學與中山大學等夥伴合作，聯手打造一套內建AI人工智慧與IoT物聯網技術的育成監控系統，其系統架構與功能性如下圖所示。透過場控的物聯網裝置與人工智慧的運算，能夠自動取樣、記錄並統計魚蝦生長狀況，並以報表呈現，藉由這套系統，漁民朋友們可以隨時隨地使用手機迅速了解自己每一池所養殖的魚蝦在水下的生長狀況，並透過AI客觀精準的分析與統計，避免因人為判斷取樣不足與經驗落差所造成的誤判，亦可觀察魚蝦是否生病，降低生產風險與勞力。

實施方式分為兩部分: 自主開發關鍵核心技術以及與產官學各界聯盟合作。

關鍵核心技術開發: 本團隊已掌握相關軟硬體關鍵技術，並已進行了國內外專利佈局，其中核心模組包含攝影機、擷取影像與傳輸模組的開發版、防水殼、強化玻璃、浮力模組與供電裝置等，負責擷取水下影像，並傳輸至雲端伺服器，此外雲端伺服器內包含人工智慧機器演算法，可將影像作智能運算以得到魚群的生長狀況，並且以資料視覺化方式，讓漁民可以快速掌握魚群的生長資訊，以利進一步管理。

產官學各界聯盟合作: 團隊已與國內外多家養殖業者討論，達成需求與應用實測的共識並逐步建立示範場，團隊同時也與國內外各大學討論目前相關智慧養殖技術的發展與未來趨勢，並聯手開發相關技術與共同推廣，希望能夠整合我國過去在智慧養殖上累積多年的學術研究成果，開發出一套適用於亞熱帶與熱帶氣候的智能水產育成監控系統，推廣方面也將持續各地養殖協會、各地方政府合作推廣，集合產官學的力量共同打造智慧養殖國家隊，控制風險、提升產量，讓台灣的養殖業再創高峰。

目標規劃

2020年我們將完成整體系統的架設、驗證與改良，打造全台灣第一個商用化的智能養殖監控系統並完成實地驗證，開始提供養殖產業商用系統架設服務，同時打造一技術共享平台，提供給與我們合作的多所國內外大學的學術界夥伴做更多有助於提升養殖產業的技術研發，系統持續於2021-2022年間在134偏鄉中漁村老化嚴重的雲嘉南高屏等地進行養殖實測，並藉由在各種不同的養殖場域中實測，滿足不同養殖方法對應到的系統需求與調整，以彙整出一套千錘百鍊的完整系統。



時程規劃

本年度全年規畫時程，如下圖，包括與外部團隊合作執行項目，以及團隊內部研發項目的規劃，相關進度將更新於進度頁面中。



困難與挑戰

本提案難度在於跨界合作與軟硬體高度整合兩方面。在跨界合作上，需整合傳統養殖漁業與ICT產業知識，產業文化與語言差異造成初期難以推廣，為解決此問題，我們頻繁請教、持續溝通並收集漁民朋友們的需求，並且讓漁民朋友們了解我們所能夠幫忙的部分，同時與工研院聯手，逐步建立起漁民對此系統的信心，目前已與多位漁民朋友達成共識，將整合產官學力量完成此提案。在軟硬體整合上，由於需同時整合物聯網、機構、人工智慧、雲端技術、前後端設計等不同領域技術，需整合的項目與關鍵技術眾多，屬高難度的系統整合，然本團隊平均業界年資超過10年以上，擁有豐富的軟硬體整合研發、量產與市場布局經驗，本提案完成可行性極高。

商業模式

根據客戶需求，我們的商品販售模式有兩種，如下表，針對大型養殖戶、漁會團體，我們販售整套系統包含水下模組、水上模組、資料庫、伺服器等並收取建置費與每年維護費。針對小型養殖戶、已建置其他廠商之智能模組之養殖戶，我們販售水下模組，並重複使用其他水質檢測、智能水車、餵食器等已建置之水上設備，收取建置費、整合費與租用費。

提案對永續發展目標(SDGs)的影響

本提案之智能養殖系統將可讓台灣超過4萬個目前正在從事養殖業的家庭受惠，影響的養殖地橫跨20個目前有漁村養殖的縣市，推廣與應用智能養殖系統後預計可提高養殖產量、降低從業門檻並保護海洋環境，讓台灣在地養殖永續供應在地市場，解決台灣人吃魚還需要大量進口問題，藉由新科技的導入，減輕養殖風險與勞力，吸引更多青年返鄉從業，以養殖取代捕撈，我們系統能夠在不打擾魚蝦生態的前提下達成智能養殖管理，降低飼料浪費與水質環境汙染，保育海洋資源，兼顧友善環境與永續生產。