發布日期：2022-05-25 點擊率：112
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在眾多軟件高手云集的2017年開源人年會（COSCUP）上，有一群年輕人看起來格外不同，曬得通紅的健康黝黑膚色，在軟件工程師中格外亮眼，他們不只是軟件工程師，更是一群善用開源科技的「作田人」。
就連在開源人年會開場，前行政院院長張善政都分享了自己靠開源技術管農田的經驗。張善政每逢周末都會到花蓮自家農地從事農作，最近找來一位朋友，利用開源軟件，用空拍機從高處拍攝農地後，運用影像辨識技術來計算農地上的西瓜數量，而不用走遍整塊田地一一清點。
後來，這個工程師還將這支程式，用來計算養鴨場上的鴨子數量，最近臺風接連來襲，張善政這個朋友乾脆還寫出，可以空拍盤點樹木倒塌數量的應用程式。
張善政呼吁，要重視開源社群中的合作、共享和創新的特質，且臺灣可以善用開源社群的力量，尤其從AI的應用開始投入，而農務正是其中一個運用場景。
臺灣開源自造科技農夫共同打造新農耕模式
不只有張善政變成了科技農夫，宜蘭縣員山鄉深溝村也有一群年輕人，因為對農業的熱情，從軟件人變成「作田人」，將軟件工程的專業帶到耕種的田地，試圖以科技的方式，解決耕作時會遇到的各式各樣問題，他們不是一般的農夫，也不是大家所想像的科技農夫，而是運用開源軟件，打造農業新應用的「開源自造科技農夫」。
「一開始什麼都不懂，就跟著老農夫學。」科技農夫陳幸延在兩年前辭去軟件工程師的工作，一頭栽進了種田的行列，過去他從來沒有接觸過農業，一開始就從頭跟經驗老道的老農夫學起，學習過程中，還認真地將老農夫傳遞的知識，以及每一個步驟，都詳細地記錄下來。
不過，等到陳幸延實際耕作時，才發現，近幾年氣候變遷越來越劇烈，跟老農夫學來的這些經驗，沒辦法因應多變的天氣。
以宜蘭來說，以前每年有200多個下雨日，農夫幾乎是天天都要帶著雨衣，但是，現在則不然，就連最會下雨的冬天，也要到12月才會降雨，光是憑藉著，陳幸延過去1,000多天的耕種經驗，他認為，無法累積出有用的參考依據，於是，陳幸延開始想辦法，要試圖解決這個問題。
首先，為了得到更準確的氣候資訊，陳幸延先從中央氣象局的開放資料平臺上找資料，花了一番功夫才整理出可用的資料，不只得從10年份的表格資料中，統計出10年的在地氣候數據，才能進一步轉換成資料分析所需的格式，最後還得自制一支程式，將氣候變化的趨勢視覺化。
雖然完成了這個工具，但這些圖表卻不實用。一來這個氣象站距離深溝村還有段距離，而且位於半山坡，測站收集到的天氣數據，無法呈現出深溝村平地農田的情況，光是氣溫就相差許多。因此，陳幸延決定開始自己動手組裝一套「微型氣象站」。
陳幸延參考了中央氣象局氣象站所用的設備，自行購買零件自己組裝，還撰寫了程式，蒐集感測器回傳的光照、風向、風速和雨量等數據，再利用這些數據，來制作出更準確的長期溫度變化圖，判斷耕作的時機。「有了這些感測器收集到的資料，長期累積後，才可以知道在地的溫度趨勢。」他解釋。
陳幸延還分析了在地商店的數據，掌握每個季節適合耕種的作物，他還建立了一個農作物資料庫，可以用視覺化的方式，來預測未來3個月內適合種植的作物。
不過，只靠自制氣象站還不夠，「我不可能知道田里發生的事！」於是，陳幸延他們這群科技農夫，進一步開始自制田間感測器，例如，水田里設置了水位計，菜園則有土壤濕度計。
現在只要半夜出現豪雨，陳幸延在家里就能立刻掌握田里的變化，不用像過去，每逢半夜下大雨，得等到一大早出門巡田才能知道，
「科技帶給人方便，自動裝置可不可以更方便呢？」他搖了搖頭，因為越聰明的程式，越會傳送各種訊息，來通知農夫農田的狀況，「現在反而上下午都要去田里！」陳幸延笑著說，但即使工作變多了，他卻甘之如飴。
對於剛投入耕種的年輕小農而言，陳幸延并沒有太多的預算來負擔耕作的成本，什麼都要自己動手做，就連電動除草機也要自己DIY。市售電動除草機大約要2萬元，而陳幸延自己制作的除草機，成本卻只要不到2,000元。
愛上耕種的陳幸延，體會到農村的生活與都市其實大不同，「要與當地村民保持良好關系，」在農村，人與人之間的關系非常緊密，常常需要互相依賴、幫忙，這讓他更意識到建立社群對農業的重要性。
於是，陳幸延決定租下了一塊空地，來打造出一個開放農業的實驗基地，稱為「Open Hack Farm」，提供大家實驗新科技的場所，用開放的方式一起討論想法、動手做出工具，期望在農業上實踐出一個可循環、結合在地和開源的經濟合作模式。
Open Hack Farm今年的研究方向包括了IoT田間感測器、開放資料、可遠端控制的農用三軸手臂FarmBot和影像辨識等。
此外，今年春天，另一個開源農業專案「阿龜微氣候天眼通」，也和Open Hack Farm社群聯手，以物聯網技術與資料科學技術，結合在地青小農，來發展農業微氣候分析應用，他們還因此在今年g0v公民科技創新獎助金競賽中，從94件專案脫穎而出，成為最終獲選的8件得獎專案。
自造農具1｜微型氣象站
這部陳幸延自行制作的微型氣象站（WeatherBox）就設在農地旁，可將現場的光照、風向、風速和雨量等數據，傳到後端程式，產生最貼近農田的在地微氣候趨勢圖。
自造農具2｜田間水位計
水位高低影響了水田稻米的生長情況，過去每逢半夜下雨，就得一大早出門巡田開水道放水或進水，現在有了無線傳輸的水位計，在家就能掌握水田情況。
自造農具3｜田間感測器
土壤情報是種田的關鍵，科技農夫們決定自制能即時偵測土壤溫、濕度變化的田間感測器，從電路板到撰寫程式通通自己來，還結合太陽能版和電池來延長運作時間。
資料科學走進農業，自制工具采集微氣候數據
阿龜微氣候天眼通的阿龜一詞取自於「Agri」的諧音，同樣以宜蘭的深溝村為實驗基地，要運用資料科學技術來解決臺灣農村的問題。
阿龜微氣候天眼通運作架構
為了采集最能反映農地現況的微氣候資訊，阿龜微氣候天眼通專案，匯整田間感測器蒐集大量資料，來建立微氣候資料庫，并透過儀表版App，讓科技農夫在家就能掌握田間狀態。圖片來源／吳君孝
在今年3月獲選g0v公民科技創新獎助金後，正式啟動專案，要用開源軟件打造出給臺灣農民使用的微氣候工具，先以深溝村農民的需求為主，結合物聯網的技術和資料科學，先將深溝村的示范場域的應用完成候，再開始向外拓展。
阿龜微氣候天眼通團隊中有一位資料科學家吳君孝。他過去在許多領域，都擁有豐富的資料科學經驗，曾經分析警政情資、環保、食安和農業等中央部會的資料，不過，吳君孝曾經提出很多建議和計畫，但後續發展都不如他的預期。「與其一直講，不如動手做！」於是，找了幾個開源社群的朋友，一起出來發起了阿龜微氣候天眼通專案。
這個團隊目前大約有20多人，來自不同的領域，包含金融業工程師、前端工程師、軟件工程師、分析師、行銷人員，甚至還有導演幫忙拍攝影片。專案主要目的是幫助青農，吳君孝解釋，過去農村社會人口老化，但近幾年出現轉變，開始有年輕人回來務農，但他們由於缺乏務農經驗，導致青農投入耕種的門檻偏高。
雖然青農可以到農學院上課，也能向老農請教，但是吳君孝開始思考除了這些方式之外，「能不能創造工具讓青農自己學習？」另外，年輕的小農有時間和熱情，卻欠缺足夠資金來購買高單價的農業器具，「能不能找到年輕農夫可以負擔的方式，來協助他們工作？」吳君孝自問。
「很多科技計劃結束後，沒有普及到農民身上！」他認為：「原因就是技術轉移費用過高，好技術走不出實驗室，沒有在真實環境執行，也沒有辦法真正幫助到農民，」因此，吳君孝去年花了一整年的時間，走訪臺灣各地拜訪農夫，也了解現在農業的狀況，他要用開源的方式，打造出「在地農民可用的工具」。
「農業是看天吃飯，」吳君孝希望可以透過遠端監控的工具，讓農夫可以決定到底要不要去巡田，減少勞力的浪費，也希望提供整合數據分析的工具來幫助農夫耕種。
「讓農夫不用過勞」是阿龜微氣候天眼通團隊想要實現的目標。要做到這一步，氣候數據是決定出門與否的關鍵，但吳君孝指出，中央氣象站的資料不能反映出真實的農田資料，尤其臺灣地形特殊，可能山的這邊正在下雨，另一邊卻沒有，再加上目前官方氣象站的測站數量少，就算用推估的方式也很難得知真實的數據。
「中央氣象局可以參考的資料有多少？」吳君孝說，真的太少了，且氣象局資料是透過內插法網格化方式，來推估深溝村的氣溫，并不夠準確。後來他實地走訪農田，在地農夫才告訴他真正的關鍵，「農田最重要的是土壤」，但中央氣象局提供的是廣域氣候資訊，沒有土壤溫度和濕度資料。
因此，阿龜微氣候天眼通團隊透過微氣候氣象盒子和田間感測器收集數據，包含溫度、雨量、風向、濕度、紫外線、日照強度等11種類型的數據，經由LoRa無線網路技術傳輸到云端資料庫，最後分析結果將顯示在即時監控農用儀表板，提供氣溫、濕度、土壤溫度等關鍵資訊的視覺化即時監控圖表，甚至，還有依據農田的溫度和濕度，來預測福壽螺的出沒機率，作為當作農夫們決策的參考。
若遇到無法親自蒐集的資料類型，吳君孝則會介接其他的外部資訊，舉例來說，因為法規的規定，團隊不能自行產生氣象預報資料，就得介接中央氣象局的資料。
影響微氣候資料科學分析成效的因素，包含農業環境數據、田間紀錄和作物生長指標。但吳君孝指出，目前最難的取得的是田間紀錄和作物生長指標的資料，尤其要蒐集到可用的分析資料，需要專家協助進行田間紀錄，一開始就得將數據正規化，如資料類型等規格都要統一，他坦言，一開始他們光是進行資料正規化就花了非常多時間。
另外，作物生長指標的數據收集也是一大挑戰，如NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）、葉片面積、重量和長度等指標，設法從真實環境中，直接取得這些指標數據是阿龜微氣候天眼通團隊，目前正在努力的工作。
即時監控農用儀表板系統架構
這套開源農用儀表版系統架構分為三層，包括了IoT感測層（Wi-Fi和LoRa傳輸技術），數據處理層（Python搭配MariaDB）和分析應用層，并串接了第三方的開放氣象資料。
農用儀表板即時監控畫面
農夫不用過勞是這群科技農夫的目標，透過農用儀表板可以即時掌握光照、溫度、濕度、水位等農田情報，甚至可以預測福壽螺出沒率，來決定要不要出門。
軟件開發與耕種大不同，但都要善用開源社群的力量
Open Hack Farm去年才成立，因為農業的實驗，漸漸地聚集了一群不一樣的科技農夫，也建構出聯系科技農夫的重要社群，另一位社群中的科技農夫林進錕也表示，幾年前就有想耕田的念頭，直到去年因緣際會下終於也來到了宜蘭縣種稻米，認真的他甚至還跑到社區大學上課，學習如何耕種各種作物。
在投入耕種後，林進錕才發現，耕種和軟件開發不同，耕種會因為每年的天氣變化、每一塊田地的土質、播種的籽和秧的不同，甚至是每個人的耕作方式也不大一樣，而產生不一樣的變化。這些問題也沒辦法Google找答案，但「軟件開發和耕種有一個共同點，都需要開源社群的力量。」他說。
依照林進錕的觀察，農村目前面臨的困境是缺乏足夠人力，還有耕種知識無法完整傳達，他呼吁大家開始一同參與，因為過去大家對農耕資料了解太少，應該要用科技的方式，了解數據找出耕作標準，也要將知識和經驗用開源的方式，與更多人共享，找出最適合的耕作方法。
社群共同打造的自動耕種機器人FarmBot
和開源軟件一樣，社群也是這群科技農夫最大的武器，BIOS工程師侯專益在今年COSCUP開源人年會中，展示了他們自己組裝的農業機器人FarmBot。
開放農業實驗基地 Open Hack Farm小檔案
成立時間：2016年
地點：宜蘭縣員山鄉深溝村
理念：為農業創造循環、在地化和開源的經濟合作模式
最新方向：IoT田間感測器、開放資料、可遠端控制的農用三軸手臂FarmBot和影像辨識等
最新專案：阿龜微氣候天眼通
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