大灣區時報
Feb 28, 2023
啟發學生STEM知識愛惜大自然
地球生病，各地出現極端天氣愈來愈頻繁，大家都意識到環保，愛護地球是唯一出路。為了減少碳排放，根據大自然生態循環的魚菜共生系統流行起來，甚至有校園最佳AI農場比賽，讓學生學習STEM之餘，認識和愛惜大自然。
環保意識從小培養非常重要，加上教育局大力推動STEM教育，在深圳設有科學園的僑冠實業與香港教育發展協會合作主辦「第一屆大灣區生物科技農場校際挑戰賽-智能水耕種植魚菜共生系統」，以智能水耕種植箱配合各式感應器，配合物聯網技術，啟發學生掌握多元生態及可持續發展概念。
僑冠實業總經理鄭淑漢(Derek)表示，近年學校高度重視STEM，但都只着重製作機械人，對學生而言，只是多了一件玩具，而且在30件作品中，可能只有一件可以在生活上應用到，實用性不大。相反，魚菜共生系統帶出與大自然共存的訊息，貼近生活，現實應用上比較普及，只要掌握數據分析技術，就可以有收成。而且內地一直支持發展農業科技，習近平主席於2005年曾說過，青山綠水就是金山銀山，所以人工智能魚菜共生是配合國策的技術之一。
利用城市空間提升環保意識
魚菜共生由來已久，但近年因環保議題大熱而受追捧。Derek指出，魚菜共生是一個閉環生態系統，其原理是魚的排泄物溶於水中，經由水泵連同水管內的細菌抽到種植架，變成架上的蔬菜營養，而蔬菜根部的分泌物經過濾後成為魚的飼料，是一個模擬大自然生命的循環系統。
這種養耕方法可以避免因化學品耕種而令土壤受到破壞，而且這是有機種植，對人體健康有裨益。此外，魚菜共生可以在家或辦公室進行，人們需要從心出發去播種和收成，既可以有效利用城市空間，解決耕地愈來愈少的問題，亦可以培養人們珍惜動植物和環保意識。
「魚菜共生並不是新的耕養形式，發展多年以來，系統已經微型化，有部分人甚至在家或辦公室安裝，但由於缺乏科技輔助，很多時候都以失敗告終，加入人工智能的魚菜共生系統正好解決這個問題。」將魚菜共生智能化，使用者可以透過電腦遙遠智慧控制植物生長情況，免除人手檢測水質和監控所引致的問題。農夫亦能隨時進入資料庫獲取不同收成批次的農作物的原始生長環境參數，作出比較分析，找出最適合農作物的生長因子，以便將產量及質量最大化。
透過智能鏡頭運算葉數和葉面大小
目前設有魚菜共生設備的中小學估計約有60間，但都是沒有配備人工智能，而這次配合智能農埸技術的校際比賽在香港是首創的。Derek表示，參賽學校隊伍將獲教授物聯網、人工智能、大數據及機器學習配套課程。整套智能系統由智能水耕種植箱和生態魚缸組成，上層包括水耕床，溫度、濕度及水位感應器，光敏電阻感應器，多色光譜種植燈以物聯網科技一星期24小時監控，下層生態魚缸養育小魚與上層智能水耕種植箱以水循環系統結合成魚菜共生系統，還配備一個智能鏡頭以人工智能分析植物生長。學生在組裝系統箱體、環測感應器、多色光譜種植燈、光敏電阻感應器、智能鏡頭及連接魚缸時已經能夠運用工程的概念。
為了配合STEM主題，比賽要求學生自製環測感應器和漏水探測器。Derek解釋：「環測感應器每分鐘採水樣一次，以探測水質的變化，包括酸鹼值和電導率(水鹹度)，過高和過低都會發出警報。」另外，學生需要將漏水探測器放在魚缸容易漏水的位置，過程中了解探測器如何運作，當中牽涉到簡單的科學原理。有關數據會經物聯網傳到雲端，同學需要作出統計和分析。
另一重要組件是智能鏡頭，一星期24小時觀察農作物的生長，每日拍攝植物二次，並儲存在植物相簿，透過智能算法計算植物葉數和葉面大小，傳到數據庫作人工智能技術分析和製作圖表，再傳送到雲端的大數據平台做更進一步的分析和檢討，然後根據所有元素繪劃出最佳生長曲線，冀能以最少資源種植最大棵的蔬菜。「整個學習不單只讓學生對種植植物的過程和所需生長條件有進一步認識，從而對大自然產生親切感，提升環保意識，更令他們學習到程式編寫的基本概念，使用不同的感應器呈現植物生長的環境參數，並加以調節從而進行不同的對照實驗。」
比賽種植的蔬菜可選擇番茄或生菜，除了設有金、銀、銅獎之外，還有產量最多獎、體型最大獎、節能最優獎。
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