日本在農(nóng)業(yè)方面，正面臨著如勞動(dòng)者老年化、后繼無(wú)人、TPP（跨太平洋戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)伙伴協(xié)定）導(dǎo)致的貿(mào)易自由化等諸多非常棘手的問(wèn)題。為了化解這些問(wèn)題，圍繞農(nóng)業(yè)最佳化和自動(dòng)化的研究也開(kāi)展的如火如荼。

由東京大學(xué)大學(xué)院工學(xué)系研究科的三宅亮教授、秋天縣立大學(xué)生物資源科學(xué)部的小川敦史教授、廣島大學(xué)納米材料與生物結(jié)合科學(xué)研究所的小出哲士準(zhǔn)教授等組成的研究團(tuán)隊(duì)，在科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)戰(zhàn)略的基礎(chǔ)研究（JST CREST）方面，以“針對(duì)建立在農(nóng)田用耐用儀器與農(nóng)作物循環(huán)系統(tǒng)流體回路模型基礎(chǔ)上的性狀改變推測(cè)技術(shù)的研究”為研究課題進(jìn)行了大量的科研工作。

廣島大學(xué)納米材料與生物結(jié)合科學(xué)研究所（RNBS）的小出哲士準(zhǔn)教授研究團(tuán)隊(duì)，擔(dān)任的是對(duì)農(nóng)作物栽培過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析這部分的科研工作。使用紅外熱成像攝像機(jī)FLIR AX8獲取的農(nóng)作物栽培過(guò)程的溫度圖像，使得至今為止無(wú)法看到的以時(shí)間為序列的農(nóng)作物表面溫度實(shí)現(xiàn)了“可視化”，對(duì)農(nóng)業(yè)的最佳化和自動(dòng)化研究起到了非常重要的作用。

農(nóng)業(yè)人口老年化與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)

按照廣島大學(xué)納米材料與生物結(jié)合科學(xué)研究所小出哲士準(zhǔn)教授的話來(lái)說(shuō)，“要想真正繼承到農(nóng)家老把式的經(jīng)驗(yàn)和技巧，首先就必須對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的采集”。

日本在農(nóng)業(yè)方面，針對(duì)勞動(dòng)者老年化、后繼無(wú)人等現(xiàn)象，以從多種角度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化為目標(biāo)的科研活動(dòng)正在不斷擴(kuò)大。日本現(xiàn)在仍然是位列世界第五的農(nóng)業(yè)大國(guó)。但可惜的是，現(xiàn)實(shí)情況其農(nóng)業(yè)人口的百分之六十以上為65歲以上的老年者，35歲以下的強(qiáng)壯勞動(dòng)力僅占5%，這已經(jīng)形成了非常嚴(yán)重的問(wèn)題。

繼承農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和技巧，對(duì)于生產(chǎn)農(nóng)作物而言是最為重要的一件事，近些年來(lái)，由于后繼人員匱乏，所以科研人員正不斷通過(guò)各種渠道對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理?，F(xiàn)在變得越來(lái)越重要的一點(diǎn)是，上述這些數(shù)據(jù)如何能夠在實(shí)際生產(chǎn)中得到充分的利用。而重中之重又是，對(duì)肥料和養(yǎng)分的調(diào)整。小出哲士準(zhǔn)教授這樣說(shuō)到，“日本各地的氣候基本上都不相同，而且即使在日本國(guó)內(nèi)，由于存在各種各樣的因素，所以氣候環(huán)境也始終處于變化之中。

以去年為例，東北地區(qū)與常年相比，就發(fā)生了日照不足的情況。 但是由于使用了FLIR AX8，使得對(duì)農(nóng)作物表面溫度數(shù)據(jù)的積累工作成為可能。現(xiàn)在所推進(jìn)的研究，不僅僅是通過(guò)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的積累可以測(cè)量到整體的溫度分布，還希望能夠?qū)崿F(xiàn)僅針對(duì)特定區(qū)域的日照時(shí)間長(zhǎng)短等農(nóng)作物信息的“可視化”。

在氣候環(huán)境變化方面，往往會(huì)根據(jù)常年情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，但現(xiàn)實(shí)情況是常常會(huì)與預(yù)測(cè)發(fā)生很大偏差。但人們期待著，如果通過(guò)長(zhǎng)期安裝固定式攝像頭，能夠?qū)崟r(shí)且定期地同時(shí)采集到溫度數(shù)據(jù)、熱成像以及可視圖像的話，則今后就有可能實(shí)現(xiàn)更加有的放矢，即以完全順應(yīng)環(huán)境變化的形式、根據(jù)不同環(huán)境情況來(lái)施投肥料或養(yǎng)分。

決定大米等級(jí)命運(yùn)的育種工作

日本在農(nóng)業(yè)方面，雖然如上所述存在著后繼無(wú)人的現(xiàn)象，但與之相反的是，農(nóng)作物的品種改良（=育種）卻非常盛行，這其中大米的品種每年都在不斷增加。目前，就日本的大米品種數(shù)量而言，僅僅是在國(guó)內(nèi)進(jìn)行過(guò)品種注冊(cè)的就有800種以上，品種改良的速度可謂非常之快。

在品種改良方面，紅外熱成像攝像機(jī)可以起到非常大的幫助作用。

近些年來(lái)，日本的高溫化趨勢(shì)變得越來(lái)越明顯，已經(jīng)到了可以稱之為氣候異常的程度。受到這種高溫化現(xiàn)象影響的不僅僅是人類(lèi)或動(dòng)物，農(nóng)作物也同樣深受其擾。以大米為例，如果在大米成熟階段遇到持續(xù)高溫天氣，會(huì)發(fā)生所謂的“高溫障礙”，也就是會(huì)形成大量的未成熟白色米。而發(fā)生這種情況也不僅僅全部是由于氣溫高所導(dǎo)致的，農(nóng)業(yè)人員的澆水或施肥管理沒(méi)有跟上也是原因之一。

大米如果發(fā)生這樣的“高溫障礙”，其本身的等級(jí)將受到很大的影響。

而針對(duì)這種情況，如果通過(guò)導(dǎo)入紅外熱成像攝像機(jī)，實(shí)時(shí)獲取到溫度分布或熱成像數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)大米成長(zhǎng)與“高溫障礙”發(fā)生趨勢(shì)的關(guān)聯(lián)性的話，則有可能通過(guò)盡早地采取對(duì)策，營(yíng)造出適合大米成長(zhǎng)的環(huán)境，將大米所受的損失控制在最小的限度之內(nèi)。另外，通過(guò)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的積累，可以了解到禾苗或稻葉的日照時(shí)間及溫度分布情況，進(jìn)而通過(guò)提供與其相對(duì)應(yīng)的灌水量，也可以減輕大米所受到的損失。更進(jìn)一步的話，人們期待著數(shù)據(jù)積累還可以成為在明年、后年是否提早或推遲進(jìn)行育苗的判斷依據(jù)，也就是可以對(duì)僅僅靠人類(lèi)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)所無(wú)法對(duì)應(yīng)的部分進(jìn)行有數(shù)據(jù)依據(jù)的補(bǔ)足。

利用溫度數(shù)據(jù)對(duì)葉子的日照時(shí)間及溫度分布進(jìn)行確認(rèn)的情形

紅外熱成像攝像機(jī)特別有效果的理由，在于它可以實(shí)時(shí)對(duì)稻葉的溫度狀況進(jìn)行監(jiān)視。傳統(tǒng)的方法是通過(guò)將稻葉置于測(cè)量?jī)x腔體內(nèi)，對(duì)其光合成狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，而使用紅外熱成像攝像機(jī)，是在稻葉不受任何干擾的情況下測(cè)量稻葉溫度，因此有可能了解到稻葉溫度與蒸騰作用的關(guān)系。人們期待著以這樣的狀態(tài)觀測(cè)為切入口，可以通過(guò)改善對(duì)稻田的管理來(lái)提升水稻品質(zhì)，防止發(fā)生以往的那種由于“高溫障礙”所導(dǎo)致的等級(jí)下降情況。小出哲士準(zhǔn)教授這樣說(shuō)到，“我們將進(jìn)一步深化研究，并希望我們的研究成果今后可以應(yīng)用到廣島縣特產(chǎn)的農(nóng)作物生產(chǎn)上”。

針對(duì)未來(lái)農(nóng)業(yè)的愿景

針對(duì)科研目標(biāo)方面小出哲士準(zhǔn)教授這樣說(shuō)到，“作為針對(duì)未來(lái)的愿景，我們追求的最大目標(biāo)是，使下一代栽培技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，推廣圖像傳感技術(shù)，使得農(nóng)業(yè)人員都能夠使用它，并且該技術(shù)還應(yīng)該是簡(jiǎn)便易行的”。傳統(tǒng)的農(nóng)耕方法，是根據(jù)農(nóng)家老把式的經(jīng)驗(yàn)和技巧等農(nóng)業(yè)知識(shí)為依據(jù)進(jìn)行育苗，而通過(guò)定期的實(shí)時(shí)獲取溫度數(shù)據(jù)來(lái)得出稻子或稻葉的溫度趨勢(shì)曲線的做法，至今為止是沒(méi)有人嘗試過(guò)的，所以它是初次試水。而通過(guò)這樣的記錄溫度趨勢(shì)，非常有可能可以測(cè)量出水稻的光合成狀態(tài)。而針對(duì)高溫障礙的趨勢(shì)可以實(shí)現(xiàn)可視化的FLIR AX8，在這方面發(fā)揮著非常大的作用。

當(dāng)前，針對(duì)JST CREST科研項(xiàng)目各個(gè)大學(xué)在使用著各種各樣的傳感器件，同時(shí)各大學(xué)都在努力設(shè)法從眾多傳感器件中篩選出對(duì)下一代栽培技術(shù)有幫助作用的傳感器及傳感信息。我們FLIR公司的紅外熱成像攝像機(jī)，由于采取的是溫度數(shù)據(jù)與圖像相疊加的結(jié)合型技術(shù)，所以我們非常自信，它一定會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展作出極大的貢獻(xiàn)。

我們期待著，以紅外熱成像攝像機(jī)為首的圖像傳感技術(shù)，能夠?yàn)樘嵘毡巨r(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率、發(fā)展下一代栽培技術(shù)作出積極的貢獻(xiàn)。