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照片-鄭錫齊教授

探索海洋科技與智慧漁業未來

解鎖藍色經濟潛力鄭錫齊教授

資訊工程領域出身的鄭錫齊教授,擅長視訊分析與通訊、多媒體資料庫系統等項目。現在在海洋大學,除了任教於資訊工程系之外,同時也是海大圖書處的圖資長,再加上過去曾任職於中華電信的經歷,為他在進行多元及跨領域的研究,提供了堅實的基礎。有鑒於漁業資源吃緊、海洋環境問題日益嚴重,鄭教授看見了臺灣養殖漁業的需求,他要如何將專長延伸至海洋的領域,整合資訊工程的能力和水下的需求,幫助養殖漁業科技化、智慧化,找到更新的出路呢?

用智慧化科技,幫助傳統養殖漁業轉型再升級

「在陸地上,利用 AI 來做跨領域的研究或整合,其實很早就開始了,但是海洋這方面則是到了大概十年前,才開始有比較多的動作。」鄭教授雖然在跨領域的研究已有多年經驗,但大約在 2020 年左右,才開始帶領學生,試著將 AI、深度學習等方法,導入養殖漁業。「我們都知道現在捕撈的漁產量趨近飽和,但是由於人口不斷增長、經濟條件改善等原因,讓漁產的需求持續上升。在要讓漁產能夠增加,又不破壞海洋資源的前提下,養殖漁業的發展,就變得越來越重要。」鄭教授補充道。然而在臺灣,傳統養殖業還必須面對有限的平地面積、水資源限制等挑戰,如要增加養殖量能,勢必需要一套能夠有效減少人力及資源消耗、降低環境汙染並增加產能的智慧水產養殖環境監控系統,來改善現有傳統養殖的問題。

圖片:鄭教授和團隊所設計的模型,利用立體水下攝影機重建魚隻3D模型及魚隻資訊測量技術

圖說:鄭教授和團隊所設計的模型,利用立體水下攝影機重建魚隻3D模型及魚隻資訊測量技術。

「海洋大學在養殖技術及海洋資源調查的研究成果豐碩,許多技術更是獨步全球,我們在海洋大學中,可以就近和相關系所合作,是得天獨厚的條件,也是當仁不讓的義務。」以「基於深度學習之水下 3D 物件大數據分析其精準養殖數位轉型應用」這個計畫為例,鄭教授和學生試著以三年的時間,利用深度學習技術,對大量的水下 3D 物件進行自動化的識別和分析。這些物件可能包括各種水生生物、養殖設施、以及其他相關的海洋環境元素。透過這種方式,希望能夠創造一種更準確、更詳細的海洋環境和生態數據資料庫,有助於優化養殖業的營運和管理。「我希望可以透過這項研究,開發出一種奠基於這些分析結果的智慧物聯網系統,提供即時的監測和控制功能,以提升養殖業的效率和永續性,支援水產養殖業的數位轉型。」

圖片:魚體被標示為正面或者側面,以利之後的辨識系統開發

圖說:魚體被標示為正面或者側面,以利之後的辨識系統開發。

跨領域整合成趨勢,在地化研究更不可少

在鄭教授看來,將科技方法導入漁業發展,仍有很大的進步空間,而現在的當務之急有二,一是人才的鼓勵和培育,二是建立本土化的研究。「跨領域的困難,在於容易兩邊不討好。像我們自己做養殖漁業中的深度學習時,就遇到很多從來沒有想像過的問題。」鄭教授舉例說明,例如資料的收集,這是深度學習的基礎。但是,在水下的環境中,要像在陸地上一樣,針對同一物件有效率的收集完整資料,就變得十分困難。比方水中的光線傳播,受到水質和深度的影響,可能導致影像模糊、色彩失真、視線範圍受限等。這對於依賴視覺資訊的深度學習模型來說,成了一大挑戰。

圖片:水下攝影的清晰度,影響深度學習模型的開發

圖說:水下攝影的清晰度,影響深度學習模型的開發。

另外,在陸地上用來收集資料的設備,也無法直接應用到水下環境,需要特別設計和改良。光是這兩個原因,就代表著跨領域研究需要更高的成本,以及更長的開發時間,同時也更不容易找到願意投入心血的研究人員。「一般來說,研究人員在自己的領域中都算得上是專家,可以很靈活的運用各種技術、想出創新的角度,去做研究跟開發,再寫出很有深度的研究論文。但是一旦跨到別的領域,等於是從零開始,要重新經歷整個知識量跟技術量都不足的時期,甚至有可能浪費很長一段時間在做白工,這真的是臺灣研究人員的痛。」鄭教授認為,只有研究環境的改善,才有機會帶動更多跨領域研究的可能。

另一方面,鄭教授也希望臺灣養殖漁業相關的學術研究人員,能夠在本土化資料庫的建立以及研究等面向急起直追。「我們在這幾次跨領域計畫的經驗中,其實看了非常多資料,發現我們有很多全球環境、趨勢的研究,但針對臺灣本土的研究量真的很少。」鄭教授指出,由於對本土的認識不足,反而造成政府在推動養殖漁業發展上的阻礙,甚至成為無解的問題。鄭教授以親身經驗舉例,說明本土化研究不足所造成的認知落差:「在適合的環境中,養適合的物種,這比任何監測設備、預測模型都來得重要。就拿海鱺來說好了,牠不能生活在低於 17 度的海水中,但之前有漁民堅持想在水溫低的地方養海鱺,問我能不能開發出一套溫度預測模型,準確的告訴他何時水溫會低於 17 度。我就算做到 100% 的預測率又怎麼樣?這種海水養殖的環境下,能改變溫度嗎?」鄭教授的經驗讓我們看到了學界與業界的斷裂,而這樣的斷裂,不只說明了我們的確需要更多在地研究的投入,也仰賴主管機關在政策制定上的遠見來彌補。

身為資工人,實事求是、講求證據與驗證的鄭教授,在跨領域至海洋、漁業的過程中,理解到「我們應該要向海洋學習,而不是去克服它。」的確,我們應該以更謙卑的態度去理解、學習自然,而非妄圖掌控或克服它。這也意味著,科技的發展與自然環境的保護,並不相互對立,而是可以融合共生,共創更可持續的未來。透過鄭教授的研究工作和視野,我們看到一種充滿未來感的可能性——科技不僅能為人類生活帶來便利,也能同時與自然環境和諧共處,這種平衡與融合的未來,相當值得期待。

圖片來源:以上圖片由 鄭錫齊教授提供。

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