社會5.0，將是日本轉型關鍵？農業齊步快走，蛻變智慧型經濟引擎 - 農業知識入口網

日本面臨嚴重的高齡少子化，15 ～64 歲的生產年齡人口自1995 年開始減少，總人口在2008 年之後持續負成長，高齡化、人口減少的速度越來越快。根據2017年12 月中厚生勞動省的發表資料，2017年出生的嬰兒數量預估為94 萬1千人，比前一年少了3 萬6 千人，預計死亡人數將比出生人數多40 萬3 千人，是1899 年統計開始以來，第一次突破40 萬人大關。

2025 年，戰後嬰兒潮下出生的「團塊世代」將全體晉升為75 歲以上的「後期高齡者」，日本將成為每3 人有1 人65 歲以上、每5 人有1 人75 歲以上的「超․ 超高齡社會」，屆時每1.9 位有生產力的青壯人口將撫養1 位老人，龐大的社會保險、醫療、長照費用，恐將壓垮國家財政。

人口減少的影響無遠弗屆，波及經濟、教育、交通、製造、服務、能源、防災、農業等社會各個層面。然而，危機就是轉機，2016年日本政府提出了「社會5.0」（Society 5.0），試圖找到新出路，迎接歷史性轉型。

社會5.0 虛實融合，
解決經濟發展與社會課題
受到德國「工業4.0」（Industry 4.0）、美國「先進製造夥伴計畫」（AMP）、中國「中國製造2025」等製造業革命的影響，日本也不甘示弱地推出「社會5.0」，期望除了改善製造業、發展經濟的同時，也能解決當前的社會課題。

社會5.0 是日本新創的詞彙，歷經社會1.0 狩獵社會、社會2.0 農耕社會、社會3.0 工業社會、社會4.0 情報社會，不論是物聯網（IoT）、人工智慧（AI）、大數據、機器人等先端科技都有了長足的發展，然而卻未能有效整合。社會5.0 的目標就是建立一個高度融合網路虛擬空間與現實世界的「超智慧社會」，透過物聯網連結所有的人與物，共享知識和情報、對應個別需求，創造全新的價值。

在具體施策上，除了透過虛實整合，讓製造業得以進行智慧生產，希望進一步解決各種社會課題：運用大數據及人工智慧，發展健康管理、高齡者自立支援服務、遠隔看診等，以延長健康壽命；發展自動煞車系統、無人自駕車、小型無人機及自駕船，實現行動與物流革命；地方傳統產業與資訊科技（IT）結合、活用大數據，進行精準生產、提高附加價值鏈與生產力。在這股被譽為「第四次工業革命」的智慧化浪潮中，一級產業也是轉型的重點，面臨農家高齡化、世代交替、人手不足的窘境，近年日本傾力發展「超省力․ 高生產智慧型農業」，立誓要脫胎換骨，轉型成具有國際競爭力的強大農業。

農業× 資訊科技正盛
推動智慧型農業，邁向企業化經營
日本農業面臨人口減少、高齡化、傳承困難、所得不安定等種種危機，農業生產額比1980 年代減少了30％，農業人口5年來減少15％，僅剩175 萬人，平均年齡達67 歲，高齡化嚴重。

整體農業所得更是直直落，與1990 年代相比，20 年來減少將近50％，僅約3兆2 千億日圓。近年新進從農人數雖然穩定成長，2010年以降每年約有5萬人從農，然而農業初期投資大、收入不安定，約有3 成人口會在從農5 年內離農。

但危機中也有曙光，近年政府推動農地集約化、經營法人化有成，5 年來100 公頃以上的大規模農業經營者增加了30％，過往一直是日本農業生產主力的小規模、家族經營、兼業農家逐年減少，正是全面改革農業構造的大好機會。

為了解決課題、產業轉型，2013 年農林水產省制定了「農林水產業․ 地域活力創造計畫」，推動智慧型農業以強化農業經營體質、確立高度栽培技術，並成立「智慧型農業研究會」，在其他部會、研究機關、農業協同組合及民間企業的共同參與下，提出了五大目標：實現超省力、大規模生產；發揮作物最大能力；減輕重體力勞動負擔；降低從農門檻、打造誰都能上手的農業；連結終端使用者、情報共享。

2014 年日本首相安倍晉三喊出了「日本再興戰略」，將農業定位成「新的經濟成長引擎」，放寬法規限制、鼓勵企業跨足農業，推動農地集約化、經營大規模化、機械化，展現了從根本改革的強大企圖心。

同年在內閣府主導下，展開為期5 年的「戰略性革新創造計畫」（SIP），其中農業革新項目「次世代農林水產業創造技術」的目標，就是發展以大數據為基礎的情報農業、活用機器人、物聯網，打造超省力、高生產性的強大農業。計畫負責人、北海道大學農學研究所教授野口伸表示：「本計畫可說是『社會5.0 農業版』，智慧型農業是接下來農業轉型的重要解決方案。」

市場前景看好，智慧型農業百家爭鳴
矢野經濟研究所預估，2023 年智慧型農業的市場規模將超過300 億日圓。看好發展前景，許多企業紛紛跨足開發農業資訊與通訊科技（ICT）、農業用機器人、小型無人機等，政府更提撥了上千億日圓預算投入研究，智慧型農業的相關服務與產品百家爭鳴，令人眼花撩亂。

其中「無人自駕農機」可說是備受矚目，也是SIP 的農業改革重點。集約化、大規模生產是未來日本農業趨勢，加上人手不足，因此有必要加緊研發無人自駕農機、農用機器人。目前相關研究以北海道為中心，各農機大廠如YANMAR、Kubota、ISEKI 也紛紛投入開發，預計2018 年無人自駕農機將在日本正式上市。

各種農業ICT 將作物生長情況、農場環境轉換成可見的數據，讓know-how 傳承不再只憑感覺與經驗，能提升經營效率、減低生產成本。例如，富士通開發的食․ 農雲端管理系統「秋彩」（Akisai），將作業內容、農場環境、生育狀況資訊化，農家只須透過智慧型手機或平板電腦就能確實掌握現狀，不僅可避免因直覺判斷而產生的錯誤，也很適合從業人員眾多、農場分散的農業法人即時共有情報。vegetalia、NTT DOCOMO 合作開發的Paddy Watch 則是水田管理裝置，在水田內設置感測裝置，自動測量水位、水溫、濕度，當水位下降、溫度太高或太低時，還會發送警告訊息，農家不須天天親自巡田水，只須透過手機就能監看。

農業另一個令人頭痛的問題是「重度勞動」。許多老農因為體力無法負荷，不得不離農，「動力服」將能大幅減輕肉體負荷。和歌山大學、農機公司ニッカリ共同研究開發的動力服「Buddy」已於2017 年正式上市，從地上抬起重物時能提供最大13 公斤的輔助力，大幅減輕腰部負擔，即使是20 公斤的米袋也能輕鬆抬起，另外在傾斜坡地行走時也能更省力，只是1 臺要價100 萬日圓，並不便宜。

近年新進從農人數增加，收入卻普遍不安定，智慧型農業或許能扭轉「務農就是要先賠個3、5 年」的悲情印象。

近年在北海道十分流行「農機導航系統」、「自動操舵裝置」，只要在農機上裝設衛星訊號接收器、觸控式螢幕，就能即時定位農機位置、指引運行路線，即使是經驗不足的新農也能立即上手，不管是耕耘、插秧、施肥、播種都能駕輕就熟，甚至能在夜間進行作業，目前有TOPCON、ISEKI、Kubota、KURODA 等8 家廠商推出類似產品。

接下來，智慧型農業或許將成為農業學校的必修課程之一。宮崎縣立高鍋農業高等學校導入NEC 的農業ICT 雲端服務，將溫室內的溫度、濕度等環境情報、作物生長狀況等轉為容易了解的數據，再教導學生如何分析，「像是發生病蟲害的時候，就能引用數據來理解為什麼會發生病蟲害、怎麼改善等，對教學非常有幫助。」校方表示未來務農絕對少不了ICT，因此在校階段就先行導入，能夠幫助學生順利就業。

國家主導，建立農業數據整合平臺
要落實智慧型農業，還需要「基礎建設」，例如制定相關法規、統一農業名稱與用語、整合散落龐雜的資訊、還須開發能夠精準定位衛星系統。2017 年日本宣布將投入開發農業資訊整合平臺「農業資訊連結基盤」（農業データ連携基盤）；「準天頂衛星系統」（Quasi-Zenith Satellite System, QZSS）也在同年中成功發射3 機，加速實現高精準定位的腳步。

2017 年3 月召開「第6 回未來投資會議」中，安倍晉三表示：「今後，農業傳承不再倚賴老農的經驗與直覺、而是要活用生長狀況、氣象等各種情報，生產美味又安全的作物，打造高所得農業。因此需要官民合作，整合氣象、地圖等資訊，打造一個誰都能夠簡單上手的情報連結平臺。」

目前日本已有為數不少的民間企業開發了農業ICT 服務系統，例如大廠Panasonic推出從設計到後續管理維護一條龍作業的植物工廠、富士通的食․ 農雲端管理系統「秋彩」，但彼此獨立，資訊缺乏有效連結，加上光靠單一企業的力量，很難收集到完整的基礎資訊，建置資訊平臺的成本也高。公部門、研究機構雖然累積許多珍貴的氣象、土地、土壤、地圖、作物調查統計資料，卻散落在不同平臺，未能活用。 為了改善資訊分散的情形、提高農業產值與經營效率，2017 年8 月在內閣府SIP 的架構下成立了「農業資訊連結基盤協議會」（WAGRI），由慶應義墊大學環境學准教授神成純司出任會長，目前會員已有農業協同組合、日本Microsoft、NTT DOCOMO 等80 多家民間企業，預計建立一個整合農業數據的公開平臺。在這個平臺上，彙整了原本散落在企業、研究機構、公部門的氣象、土地、土壤、地圖、作物等情報，進行有效運用。民間企業開發的農業ICT 服務系統、農業機器人、感應裝置等各種超智慧裝置，都能夠連結到這個平臺，共享資訊。

整合不同情報，再透過人工智慧解析，可以進行更精準的原因分析。比方說為何這塊田的收成總是比較低？也許是土壤、氣象、地形，找出原因對症下藥。

每年的相關情報累積起來，假以時日就能夠成為往後進行分析作業時的重要參考，大大降低務農的門檻，門外漢想轉職從農再也不是難事。日本政府預計用1 年半的時間開發、建置平臺，2019 年4 月正式全面啟用。

準天頂衛星系統實現高精度定位，
誤差僅5 公分以內
準天頂衛星系統是日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）、內閣府特別機關宇宙開發戰略事務局共同進行的計畫，也被稱為「日本版GPS」，是繼美國、俄國、中國、歐洲、印度之後，世界上第6 個衛星定位系統。和美國的GPS、俄國的全球導航衛星系統（GLONASS）等其他國家的衛星定位系統並用，能提供更精確的定位資訊。

一般衛星的軌道在赤道上方，公轉週期與地球自轉週期一致，看起來好像靜止在上空一樣，因此稱為「靜止衛星」；日本發射的準天頂衛星則是繞行在適合日本的特定傾斜軌道上，平均1 個衛星在日本上空的停留時間約7 ～ 9 小時。整個準天頂衛星計畫預計發射7 個衛星，確保日本上空隨時都有衛星定位。

準天頂衛星屬於高仰角衛星，在東亞、澳洲之間移動，畫出不對稱的8 字型移動軌跡，由於能夠長期停留在日本上空，其最大特徵就是能改善靜止衛星仰角太低，導致訊號容易被高樓大廈、山間地區屏蔽的缺點。

此外，要進行精準定位，至少需要4 個以上的衛星，搭配其他國家的衛星定位系統一起使用，能夠大大提升定位精準度。一般來說，GPS 定位有5 ～10 公尺的落差，但加上準天頂衛星定位，將能夠把誤差縮小到數公分，因此可以提供高精度、信號穩定的導航系統，大大提升交通運輸、物流管理、地圖導航的精確度。此外，大型土木建設工程也能事先進行高精準測量，畫出3D 施工圖，達到「情報化施工」。

農業領域的活用也備受眾人期待。美國、澳洲農地規模大、地形平緩，使用GPS 定位系統管理作業情形的IT 農業相對來說較為普遍，日本單一可耕地面積小而零碎，不管是播種、施肥、管理等，幾乎全憑農家的記憶與經驗，未來農地集約化雖然是可預見的趨勢，但農地形狀和地形複雜，加上山間農地多，光靠GPS 容易產生誤差，有了準天頂衛星系統的輔助，可說是為智慧型農業的發展鋪了一條康莊大道。

未來，農家可透過電腦或手機的「IT 農機制御系統」，統一管理農地地圖、耕種計畫、播種及肥料情況、田間管理作業等，提升作業效率之外，也能減少無謂的成本浪費。

此外，日本人口減少、單一農家耕種面積上升、中堅經營者增加，需要更高效率的生產方式，利用高精準衛星定位，能實現農機的無人自動運轉，只要花少許的人力成本，就能管理大規模農地。

2010 年，日本已經發射了準天頂衛星1號機「引導號」（みちびき），2017 年6月～ 10 月，又成功發射了2 ～ 4 號機，與其他衛星系統並用，幾乎可以涵蓋全日本，提供安定的定位與測量。

預計2023 年為止還要再發射3 機，屆時可望提供更優質的服務。目前最大的課題，在於準天頂衛星的訊息接收器價格仍然十分昂貴，為了盡快讓此套系統能夠活用在不同產業，政府也與民間合作，緊鑼密鼓地開發低價格接收器。盡快普及農業科技，為發展智慧型農業的重點之一。由於準天頂衛星系統的8 字型軌道橫跨了東亞、澳洲，野口伸肯定地表示，準天頂衛星系統建置完成，臺灣也能受惠。

水稻大革命！無人自駕曳引機
「雖然還未真正擴展到商業栽培，但稻作毫無疑問已經能做到全自動化，打田、插秧、管理、施肥、收割，都能由機器人一手包辦。」野口伸表示，未來農業發展絕對離不開「物聯網、大數據、機器人、人工智慧」等尖端科技，智慧型農業前景大有可為。

野口伸出身北海道三笠市，專長為農業情報工學、農業機器人工學，投入研究農用機器人25 年，堪稱該領域第一人。他指出，由於水稻為日本人的主食，目前研究室、各農機大廠的研究開發重點多半著重於水稻作業自動化與情報化。

野口伸表示，次世代農林水產業創造技術中，最引人注目的無疑是目前世界上絕無僅有的「小型無人自駕曳引機複數協調運作系統」。在田埂上待機的研究生按下開關之後，只見數臺小型無人自駕曳引機同時動了起來，一邊保持著相同間隔，一邊有條不紊地耕耘。不只如此，由於每臺曳引機都搭載了高精度衛星定位系統，只要事先設定，就能分頭進行不同作業，誤差僅在5 公分以內。

「由於日本單一農地的面積都不大，大型農機不僅不符成本，也有破壞土壤的疑慮；透過小型無人曳引機的協調作業，就能夠達到大型農機的作業效率。」野口伸更指出，只要採用協調型作業，未來即使農地面積增加，農家不須另外購入大型農機，適合運用在共同生產的「集落營農」，意指同一社區或村落的農家，共同制定整體栽培計畫、共用機械設備、共同進行部分或所有作業、節省人力及機械成本。

此外，田水管理占了約3 成稻作勞動時間成本，透過與農業資訊連結基盤連動、搭載了感測裝置田水自動管理系統，搭配整合農業資訊，農家只需1 臺手機就能掌握水位、水溫、生長狀況、氣象預報等資訊，大大節省管理時間，「我們的目標是節省近9 成田水管理勞力成本，如此一來單一農戶的可能作業面積，將能從10 公頃提升至20 公頃。」再透過IT 農機進行精密施肥，能降低至少3 成的肥料用量，「預估稻米的生產費用能夠減少一半，平均每60 公斤只需8 千日圓。」

2017 年農林水產省選為十大發明之一的「水田散布用無人自駕船」，則是以秒速3 公尺前進的除草劑散布船。只要水田湛水約15 公分，即可暢行無阻，依計畫路徑均等散布，大大節省勞力和時間成本。

野口伸估算，只要農場面積達50 公頃，就很適合導入無人農機、智慧管理，預計2018 年無人自駕曳引機在日本上市、2020年實現遠端操作，屆時農家甚至連田也不必去，透過手機或電腦就能輕鬆作業。

目前Kubota、YANMAR、ISEKI 各農機大廠陸續進入最後試驗階段，然而距離真正上市，還有價格、安全性兩大問題尚待克服。無人農機的價格雖仍未定，但可想而知一定超過一般農機，對此野口伸表示：「價格居高不下的原因，在於高精準定位系統的訊息接收器造價昂貴，所以當務之急是開發低廉的接收器。」

在安全方面，農林水產省已於2017 年3 月制定了《農業機械自動運行安全性確保指導綱領》，釐清廠商、使用者、關係者的責任歸屬，讓無人農機有了法令依據。但Kubota 農業解決方案推進部表示：「目前還有許多細節尚待克服，像是顧客的教育訓練該怎麼進行、運轉時遇到障礙物時怎麼辦等等，因此上市日期仍然未定。」

對於未來的趨勢，野口伸表示：「持續開發更小型、單價更低、更高智慧的機器人，是我們的目標。」等準天頂衛星系統正式啟用之後，以往不易接收到衛星訊號的山間地區，也能夠輕鬆定位，透過小型農機的協調運作，加上高精準定位系統的輔助，讓人期待山間地區的農地能夠再次復甦、邁向智慧化。

小型無人機成功飛向空中，
推動產業革命、發展精密農業
根據世界最大的企業增長諮詢公司（Frost & Sullivan）預測，小型無人機的世界市場規模預計將從2015 年44 億美元，擴大至2020 年110 億美元，並看好未來20 年小型無人機及其周邊產業將持續成長。2016 年日本國內市場規模僅100 億日圓，預計2020 年將會急速成長至1,138 億日圓，其中農業市場約占25％。

小型無人機可望成為「精密農業」的得力助手。所謂的精密農業，就是整合並解析農地、作物的相關情報，依此進行科學化管理、提升收成量、改善品質。野口伸團隊目前也在進行小型無人機的開發研究，「搭載感測裝置、紅外線相機、雷射的小型無人機，可以從上空掌握地形、植被、土壤肥力、作物生長情形等，傳回的情報用人工智慧進行分析，與無人自駕曳引機連動，能夠自動調整施肥量等。」依照情報採取行動，不僅正確度高，也能避免農家因經驗、直覺判斷而產生的錯誤。

過去多半利用人工衛星或飛機進行廣域遙測，作為栽培作物、管理農地的參考；小型無人機可進行近距離、高頻度、高解析的連續感測，更符合農業需求，而且價格相對便宜。累積下來的情報加以解析，就能成為新農的最佳參考。

更精準的農藥散布功能也值得期待。目前市面上的小型無人機一次可以乘載的農藥量為5 ～ 10 公升，平均一回可散布面積為50 公畝～ 1.5 公頃左右，由於向下噴灑力量較弱，與無人直升機相比，容易飛散到農地以外的區域。有了感測裝置，能夠掌握地形變化，和作物保持一定距離，讓噴灑作業更加順暢。

許多地方政府對小型無人機表達高度興趣。2016 年北海道旭川市的「大雪JA」（JA たいせつ）宣布與Secure Drone 協議會（（セキュアドローン協議会）合作，導入小型無人機，目標是提升當地品牌米「夢PIRIKA」（ゆめぴりか）的品質與價值。

同年NTT DOCOMO、vegetalia、ACSL、Aero-Sense 等4 家企業也共同發表消息，將在國家戰略特區新潟縣新潟市進行「水稻栽培管理」、「海岸保安林維持管理」兩項小型無人機的實證研究；2017 年日本便利商店龍頭LAWSON 也宣布與Kubota合作，在自家公司的新潟農場進行小型無人機藥劑散布試驗，並導入水田感測裝置、水田管理雲端服務，展現發展ICT 農業的積極企圖心。

活用小型無人機等的精密農業在日本才剛剛起步，但隨著準天頂衛星系統、農業資訊連結基盤的完成、感測裝置、人工智慧的進化，加上新舊世代交替、農地集約化、企業化，後續發展令人期待。目前多半以水稻栽培為主，為了擴大小型無人機的使用範圍，開發適用於果樹、不僅限於從上空、能橫向擷取作物資訊的感測技術、或是在溫室等非GPS 環境下要怎麼安定運用，都是未來的課題。

推廣智慧型農業，仍有課題尚待解決
2017 年智慧型農業的市場規模推估為120 億日圓，預計2023 年將成長近3 倍。活用物聯網、大數據、機器人、人工智慧的智慧型農業技術逐漸成熟，如何與農業現場順利接軌，仍有許多課題尚待解決。

農林水產省表示，目前重點仍為研究開發與法規制定，為了要讓資訊能夠順利整合，還有很多細項待釐清：「比方A 社用『施肥』、B 社用『肥料散布』，但都是指同一件事，須釐清定義；各社系統與軟體的相容性、輸入情報的權利歸屬等。」野口伸則認為，農業ICT 服務、高智慧農機等的普及程度仍然有限，最大的問題有二：一是價格、二是農業從事者本身對這塊領域較陌生、接受度較低。

野口伸表示，開發當時已考量價格，「即使開發成功了，如果不能真正在農田使用的話，也沒有意義，因此未來持續開發出價格合理、省時省力、提高農業獲利的農機與服務，一直都是我們的目標。」

此外，不擅長運用新興科技、抱持觀望態度的農家不在少數，未來也須由都道府縣廳主導，舉辦教育宣導、講習會、試用會，讓農家進一步熟悉智慧型農業。 文／簡嘉潁　圖片提供／野口伸 (豐年6801)