如何利用開放資料解決農業和糧食的問題

以下文字是取自於 ODI(Open Data Institute)在2015年發表的報告「How can we improve agriculture, food and nutrition with open data? 」,主要想分享報告中所整理的14個案例。

因為開放資料是任何人都可以近用、利用和分享的資料,這所形塑的解決問題之道,相對於不開放的資料是昂貴的、耗時的且不可能的。透過加快創新速度,開放資料促進了政府、商業、NGOs和個人的協同合作,得以有新的發現,以幫助永續地提供糧食於不斷增長的人口。這份報告區分出三個關鍵方向,其中開放資料在農業和糧食的挑戰中扮演解決問題的重要角色,這三個方向為:

  • 讓更有效、有影響的決策可以產生
  • 培植讓所有人都可以受惠的創新
  • 藉由透明化,趨使組織和部門的改變

讓更有效、有影響的決策可以產生

1. GroenMonitor: 以植被分佈圖防止害蟲爆發並保護農作物

田間生產量常因農作物受到害蟲侵襲而損害,在廣大的農田中,很難用人工方式偵測到老鼠或其它害蟲的入侵,GroenMonitor (GreenMonitor)是一個利用荷蘭的衛星影像所製成的植被圖來監控害蟲入侵的工具,其衛星影像是來自於歐洲太空總署 (European Space Agency, ESA)所釋出的開放資料,利用開放的衛星影像所製成植被圖,使得害蟲爆發的容易被辨識出來,在2014年,GroenMonitor 已經被用來辨識出12,000公頃受到鼠害的農地,這個工具現在還整合其它不同應用程式,包含植物物候學、作物辨識和產出、農業活動的辦識(如除草、犛田、和收割)、自然和水管理。

2. AWhere: 以氣象應用程式和簡訊預測幫助農夫

對於農夫而言,他們很難去取得影響他們耕作活動的基本資訊,如溫度高低、溼度和降雨,特別是在低度網路使用的地區,但很多資料提供者現在可以提供所需的氣象資料給個別農夫。AWhere 就是其中一個,透過他們全球資料庫和Weather Terrain,AWhere 結合從全球尺度到田間尺度的氣象觀測、預測模式、和歷史資料,幫助農夫做好的預測和規劃農業活動。

許多農夫,特別是發展中國家的,使用行動電話(而不是電腦)作為他們主要通訊的工具,因為這樣,迦納在地社群與AWhere一起合作,去發展一個APP在 Weather Terrain的Open API之上,以讓他們豐富的資料得以透過行動電話來使用,而這個使用方式是,氣象資料被轉換成簡訊服務,使用基本關鍵字(如,部份晴天的、部份多雲的、有風的)和照片,農夫可以低成本的方式使用氣象資料,讓他們可以決定關於耕作的事務。

3. Plantwise: 以最佳實務知識庫來增加農作用產量

約40%的全球作物產量損失是因為植物病蟲害,Plantwise幫助開發中國家的小農處理植物健康問題,它著重於增加糧食安全和改善鄉村生活以減少作物因病蟲害的損失,從 CABI(Centre for Agriculture and Biosciences International)的資料庫、研究論文和政府等資料,整合出全球和地方的開放近用的資料庫,使資料可以在線上平台取得和查詢,從全球各地的植物診所的疾病診斷報告,可以用來補充知識庫,並通知在處理蟲害的在地夥伴。

在二年發展下,Plantwise知識庫己經成為一個必要工具,以支持在33個國家的植物診所診斷,超過來自於198個國家的六十萬農夫造訪了這個知識庫,包含使用了超過九千筆的報表來取用關鍵的與作物蟲害相關的農業資料和最佳實作,去幫忙管理和預防作物在病蟲害的損失。Plantwise在2014年也獲頒ODI的對於社會影響的開放資料獎

4. CIAT Colombia: 以智慧氣候工具在旱災中省下3.6萬

這是一個最近利用公私資料的協作的案例,其成果幫助農夫得到預警,以避免旱災在哥倫比亞所造成的損失,在2007-2013年間,國際稻農組織(National Federation of Rice Growers; Fedearroz)、熱帶農業國際研究中心(Centro Internacional de Agricultura Tropical; CIAT)、和哥倫比亞農業部一同合作來處理旱災在稻米產量減少的議題,稻米是哥倫比亞重要的糧食之一  (詳見 Stuart, E, E. Samman, W. Avis and T. Berliner, 2015, The data revolution – Finding the missing millions, 37p)。

公私資料的使用,私部門資料取得是透過特別條款,CIAT 得以分析來自於每年稻米調查、採收記錄、田間試驗、和天氣資料的大資料集,且辨識出在稻米產量減少背後的複雜和區域特定之議題,根據分析,再去發展智慧氣候農業決策工具給哥倫比亞稻米種植者,而工具其實是開放給任何人的

無論是在農業部門,還是對於哥倫比亞的經濟的影響都是重大的,農業活動進行是根據 資料分析結果,幫助了農夫避免旱災造成的重大損失,省下估計360萬美元可能的經濟損失。這個智慧氣候的工具在2014年羸到聯合國巨量資料氣候挑戰頭銜

5. 加州水資源局: 以資料視覺化管理加州旱災

加州正經歷在過去記錄上最嚴重的旱災之一,缺水造成農業部門嚴重的威脅,農業的水利用是大約是整個州的80%左右,在2014年的農業部門的經濟直接損失預估有15億美元,在食物生產減少上有1萬7千工作喪失 (2014年加州旱災的經濟損失報告),為了確保安全和永續的水資源,加州水資源局宣布水供給計畫,這計畫減少了水分配到農地並減少了25%的用水。

開放資料被用來告訴州政府如何重新分配嚴峻的水資源,其方式是美國地質調查局(USGS)將乾早的情形視覺化,視覺化所使用的資料是由USDA研究機構群所收集,且開放近用的資料,這些資料涉及了農業永續、氣候變遷和自然資源保育在集水區尺度或景觀尺度之長期的自然、化學和生物資料,這使得研究人員和決策者得以監看水管理的狀況和計畫,根基於資料的模式,可以經常的更新、推估真實水量的水準、用水量和其它因子,並允許適時地預測和決策多少水量用於農業上。

美國農業部 (The US Department of Agriculture, USDA) 也研究了相關加州乾旱資料的開放,Catherine Woteki 博士希望這將是刺激公私部門在開放資料的使用,以幫助農夫在用水和作物選擇的決策支援。

培植讓所有人都可以受惠的創新

6. Climate Corporation: 以天氣模擬和智慧保險,省下作用和金錢

在過去,天氣預測模式中讓農夫很掙札,這些模式沒有把在地狀況納入考量,而導致沒效率的風險計算。Climate Corporation是一個開放資料商業公司,提供更為準確的保險和商業諮詢服務,以幫助農夫管理和調適氣候變遷。

透過分析大量來自於開放和其它來源的資料,對於特定作物產量進行模擬天氣事件和評估風險,因此他們得以提供專業的諮詢和準確的保險。

這公司使用開放資料是來自於美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)美國國家氣象局的159個都卜勒雷達站、以及美國地質調查署(USGS)的地形圖和土壤分佈圖,Open Data Now的介紹

農夫使用詳細的天氣預測資以強化他們農耕行為和活動,如澆水、施肥、和播種,舉例來說,農夫可以使用這家公司所提供的溼度和降雨分佈圖,知道他們農田的特定區域是否過於溼潤而不能耕作。在一個工業水準上,開放資料加持的服務對這家公司的影響可以是很大的,在2013年,Climate Corporation的客戶使用他們產品耕作了超過一千萬英畝的農地

7. AgTrials: 以育種試驗的開放資料來改善作物品種

培育品種試驗是一個改善農作物品種的重要方法,在全球各地都有各式各樣的試驗在進行,這些試驗各著重於不同的主題,如耐旱、熱逆境和土壤管理,然而,這些資料幾乎都不能被其它研究人員所使用,而只是放在實驗室的硬碟中,甚至因為資料管理不好而造成資料逸失,形成不完整的資料集。

藉由農藝和植物育種試驗資料的整合和開放資料,由CGIAR在氣候變遷,農業和糧食安全研究計畫所負責的 Global Agricultural Trial Repository (AgTrials)  提供豐富的知識庫讓協同合作的計畫得以進行,去除掉非必要且有成本的重複工作。

科學家使用250個開放的AgTrials 資料集,以建立西非區域的農作物模式,這個模式被用在一個氣候變遷對於在地影響的計畫,並用來定義氣候變遷調適的育種計畫

8. FAO AGRIS portal: 把農業研究帶向大眾

AGRIS 是一個研究機構和資料節點的國際網絡,這個網絡讓農業研究資訊在全球可以取得,他們從在65個國家超過150個資料提供者中,收集且分享多樣的食物及農業出版品之書目資訊。

AGRIS 成為書目資料成為一個匯整平台,藉由超8百萬筆記錄的開放資料儲存庫,讓相關內容在線上有位址且可以組織這些內容,應用程式將在這個開放資料儲存中的記錄與連結網址與其它有品質的資料來源,例如世界銀行(World Bank)、自然期刊(Nature)、和中國種質資料庫(Chinese Germplasm Database)

AGRIS 平台已經有來自於204個國家超過750萬的人造訪,這些訪客從大學生到研究生都有,AGRIS 成為科學和技術資訊的最重要節點。

9.  CIARD RING: 讓農業食品(agri-food)資料更容易查找

儘管已經有很多相關於開放資料的資訊 (像資料集、平台、標準),相關資訊的檢索仍然是需要關注的重要議題,在這個脈胳下,CIARD R.I.N.G. 的資訊節點和閘道扮演了全球性農業研究發展(ARD)之註冊的網路資訊服務。

這個註冊服務允許資料提供者登記和分類他們的服務,在確保所有資料集都完成對於那種使用標準的詮釋資料(如語彙、範圍和標準)下,註冊的服務促進且利用了標準,而標準的使用促進資料的再使用(reuse)和被查尋,且允許更好自動化,現在約有1/3的農業食品資料集,即有超過1000個資料服務是具有特徵。

藉由透明化趨使組織和部門改變

10. Syngenta: 以開放且協作的平台來追蹤水、農藥、燃料的使用

在2013年,Syngenta宣布了他們的「好成長計畫 (Good Growth Plan)」,其中有6項承諾以改善農作物產量、保護土壤和生物多樣性,以及訓練小農和確保工作標準,並設定於2020年完成目標。這個行動著重於透過監測活動,如肥料和農藥利用及水和燃料的使用,讓農夫以永續的方法來增加農作物產量。

資料管理系統被建立於用來追蹤這些使用農地和公開農業資料的輸入輸出,由獨立的公司收集、驗証和分析

因應6項承諾的2014年的基準資料以機器可讀的格式(CSV)、CC-BY-NC-ND的條款釋出,透過這些行動,Syngenta和ODI合作,去建立一個開放且協同合作平台,以找出方法解決餵飽日漸增加人口的需求下減少資源使用,以及為生態多樣性而保護棲地。

11.FUNDAR: 在墨西哥找出不當使用的農場補助

在墨西哥,PROCAMPO 是一個最大的聯邦農場補助計畫,支援最貧窮農夫,自從2007年,他們開始關注真正極需要幫助的農夫,卻沒有拿到補助。

為了更了解這個情況,一個墨西哥的NGO組織,FUNDAR 研究分析中心徵求墨西哥農業部處理補助發放的相關資料,這個中心一開始拿到的資料是不完整且機器不可讀格式,在處理分析後,發現57%的受益者是分佈在最富有的10%之補助者,初步確認了他們所 害怕的事

這個重要的結果是來自於FUNDAR和其它NGO建立資料庫 (Subsidios al Campo en México)的貢獻,這個資料庫也不斷地發佈農場補助的資訊,以確保更透明化,以致於一系列的官員下台,且墨西哥政府也增加補助合格的限制。

12. 美國國家營養資料庫: 賦權消費者去聰明的選擇食物

消費者都會想知道他們買的食物之品質和內容物的資訊,雖然基本資訊已經標示在食品包裝上,但更詳細的食物營養資訊可以讓消費者依照個人需要做出更好的選擇,例如,遵從營養師指示。

美國農業部國家營養標準資料庫的(USDA National Nutrient Database for Standard Reference, SR25)是一個食物成份資料的主要來源,提供給公私部門,SR25包含約150食品公司中超過8,500食品品項的營養資料,例如維他命、礦物質、胺基酸、和脂肪酸,這些資料不限於商業應用(如,智慧型手機APP),這資料庫提供政府做了一個基本的服務 ChooseMyPlate.gov,由前美國第一夫人蜜雪兒歐巴馬和農業部祕書長湯姆·維爾薩克( Tom Vilsack)開始倡議,提供實務的資訊給個人、健康專業人員、營養教育者、和食品工業,以資源和工具幫助消費者做出飲食評估、擁有營養教育和其它友善的營養資訊,以建立更健康飲食

13. 歐盟食物警示: 幫助消費者了解他們吃的食物之風險

食物安全是另一個對消費者影響甚大的重要議題, 歐洲 RASFF (Rapid Alert System for Food and Feed) 平台 提供一個使用的資料庫,這資料庫收集的公開可得資訊是最近傳出的食品安全警示和通知,

消費者可近用資料於食品安全議題,例如出現在食品中過敏原,病原體,毒素或其他有害物質,以及分享預防資訊因為2011年福島核災,RASFF被用於監測來自於太平洋區域魚類和其它海洋產品中可能危害消費者的輻射殘留

How does RASFF work

14. LIVES: 標示餐廳檢查分數改善食品安全

開放資料也可以被用來幫助消費者去選擇那裡用餐,同時也促進改善食品安全的動機,LIVES (Local Inspector Value-Entry Specification) 是一個餐廳評分標準,目的在於標準化在不同管轄區的餐廳檢查分數,讓消費者了解不同城市和自家城鎮對食品安全的規格的不同。LIVES是在舊金山、Socrata, Code for America, 和Yelp在2013年所開始的計畫,它提供了餐廳檢查開放資料發佈的標準。因為市民得以更好的使用檢查結果,LIVES 事實上使食物容易清楚了解且可以選擇通過檢查的餐廳,當洛杉磯市開始要求餐廳要放衛生檢查等級在入口處,研究顯示減少了13%的因食源性疾病的住院治療