交流 - 【國際人才環流】筑波大學：為全球農業設計綠色解決方案——專訪Tofael Ahamed副教授

2024年，全球人口突破80億，國際社會對世界各地創紀錄的高溫及對永續發展目標（SDGs）的關注度日益增高，糧食與水安全問題以及所需的最新技術成為焦點。與此同時，還有許多發達國家對老齡化社會以及農業的關注度下降，導致農業這一重要產業勞動力短缺的問題浮出水面。加之氣候變化的影響，農業這一重要領域的勞動力危機或進一步加劇。解決這些問題亟須現代化解決方案，人工智慧（AI）、機器人工程、物聯網（IoT）等技術將成為緩解這一困境的關鍵。

來自孟加拉國的Tofael Ahamed副教授，正是致力於解決這些問題的研究人員之一。在一個陽光明媚的春日裏， Ahamed副教授與我們對坐在筑波大學綠意盎然的研究室中，講述了他在日本開啟農業工程研究的契機、AI、自動化及IoT等當前與未來的研究課題，以及他在推動該領域國際人才環流方面開展的活動。

Ahamed副教授所在生命環境學群的大樓外觀

通過海外研究播撒成功的種子

Tofael Ahamed副教授出生於孟加拉國首都達卡。達卡位於世界最大的恆河三角洲地區以北，也是孟加拉國至關重要的農業地帶。這裡是地球上土壤最肥沃的地區之一，Ahamed副教授在這裡度過了他的兒童期時代。正是在這裡，他萌發了對園藝的興趣，並逐漸關注起農業工程領域。他表示切身感受到了水、土壤、植物與氣候平衡的重要性，並由此對農業系統產生了濃厚興趣。

「我自幼癡迷園藝。研究是一個永無止境的過程，永遠不會有完結點，但培育植物時，總能體會到某種‘完結感’。所以我尤其熱愛園藝，特別是綠地。綠地彷彿能為工作注入能量。」他坦言，園藝和綠地在他決定投身農業領域時起到了關鍵作用。他的辦公室擺滿了各種植物，也正是他傾情於綠色植物的寫照。

Ahamed副教授暢談對農業機械與植物的熱愛。這份熱愛，從他在辦公室培育的各類植物中便可以體會得到

Ahamed副教授的研究之路始於達卡郊外、擁有亞洲最大規模專用校區的孟加拉國農業大學。1996年，Ahamed獲得農業工程學學士學位，隨後又取得了農業動力機械碩士學位，之後便留校擔任講師。彼時已被機械與傳感器系統的自動化深深吸引的Ahamed，萌生了深入瞭解日本相關領域的強烈願望。

談及被日本吸引的理由，Ahamed副教授回憶道：「我一直關注農業自動化與機械的發展，提到這個話題，日本總是最先浮現在腦海種。日本使用的農機與孟加拉國高度相似，就連機械尺寸都相近。我們在孟加拉國常用久保田製造的曳引機。亞太地區的作物分佈和農場規模等存在諸多共通性。大學時期接觸日本機械的經歷，激發了我赴日深造的強烈願望。」而與到訪孟加拉國農業大學的日本教授的相遇，進一步加深了他的這份向往。當日本駐孟加拉國大使館啟動文部科學省國費留學生招募時，Ahamed果斷抓住機會，成功地來到深耕農業研究的筑波大學攻讀博士學位。在筑波大學求學期間，瀧川具弘與小池正之兩位指導教授成為了他學術生涯的重要引路人。

Ahamed副教授於2006年獲得博士學位後回到孟加拉國農業大學繼續任教，擔任助理教授，同時還保留了筑波大學外國人客座研究員的職位。筑波大學的留學經歷激發了他進一步提升研究水平的決心，2008年，他獲得了赴美去做伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校博士後研究員的機會。這段經歷使他得以加入研究綠色能源生物質原料的大型國際科研團隊。他特別專注於研究遙感系統的開發，亮點之一是通過架設40米高塔式遙感系統，利用多光譜相機拍攝圖像，幫助農戶判斷作物最佳收穫期。

結束博士後研究回到孟加拉國繼續原職時，一個重返日本的契機突然降臨。「我的指導教授瀧川具弘教授向我介紹了2010年日本啟動的留學生30萬人計劃，我當即決定重返日本。我非常敬重瀧川教授，這次迴歸令我格外期待。初到日本求學時，大學裏幾乎很少使用英語。但此計劃旨在推進國際化，要求對全球赴筑波大學的本科至博士階段的留學生實施全英語授課」。自2010年晉升副教授後，Ahamed的研究團隊已擴展至20人規模，包括9名全日製博士生與7名碩士生。團隊統合，以極大的熱情共同致力於開發田間與室內作物及家禽監測的工程解決方案。

Ahamed副教授在筑波大學的實驗室有來自全球各地的學生進行研究

利用智慧農業解決當地問題

談及農業工程領域，人們通常會聯想到土壤力學、水資源利用、作物生產系統等各種技術或主題。Ahamed副教授將自己當前研究方向歸納為三大領域：「我的專業背景是農業工程。工作重心涉及耕作與作物生產機械、機器人自動化，以及最大限度減少人力干預的機械系統支撐技術。具體而言，主要聚焦於‘半自主功能’的中小型機器人、機器學習系統，以及廣域遙感技術這三個方向。」

半自主功能的實例。位於筑波機能植物創新研究中心的Ahamed副教授的實驗室正利用無人操作曳引機進行施肥作業（供圖：Tofael Ahamed副教授）

「半自主」指的是通過最小化人力輸入輔助農戶的機器人。農民只需觀察機器人運行即可。Ahamed副教授研究的第二大領域機器學習系統已在溫室等場景中投入使用。通過在作物附近安裝傳感器與攝像頭，農戶可藉助AI來判定鈣元素缺乏或濕度異常等問題，從而迅速採取改善措施，或開發早期預警系統與分揀機器人。遙感技術覆蓋範圍極廣，但實施路徑通常從小規模或廣域衛星遙感起步。藉助無人機等無人飛行器（UAV），即便人類難以抵達的區域也能實現近距離觀測。最終還可結合地面遙感系統。「這三項技術融合催生了‘智慧農業’領域，但就輔助農戶而言，這套系統還不夠‘智慧’！」Ahamed副教授笑著說道。

Ahamed副教授實驗室正在開展的眾多研究課題之一：探究不同類型的光照對植物生長的影響

全球不同地區面臨著多樣化的需求與挑戰，農業領域尤為顯著。然而，都市化歷程加速與農村地區青年勞動力短缺已成為共通的課題。其他共同面臨的挑戰還包括地理氣候差異、全球平均氣溫上升等。這些因素正深刻影響著降水量與傳粉生物種群。Ahamed副教授基於在三國的研究經歷分享了自己的看法：「在我的祖國，氣候是最大的挑戰。孟加拉國常受洪水困擾，但河流攜帶的豐富沉積物也帶來了生產優勢！日本的農業需要大量施肥，美國則更甚。孟加拉國被巨型三角洲覆蓋，國土面積的50%左右是河流，而日本70%以上為山地。這是一個重大的課題。美國幅員遼闊，部分地區氣候嚴酷，但極具多樣性，因此不同地區能種植多樣化的作物。」

Ahamed副教授特別指出日本獨有的問題：一是大量年輕人向都市遷移；二是嚴冬導致全年可耕作期極短，與孟加拉國形成鮮明對比。這些問題致使糧食高度依賴進口。溫室與低成本植物大棚在此背景下成為需要重點攻關的方向。耕地分佈不均亦是難題——茨城縣和千葉縣地勢平坦適宜耕作，但日本多數地區山地較多。智慧農業將成為破解這些困局的關鍵。

生命環境學群周邊土地也被用於多樣化植物實驗

然而，Ahamed副教授強調，解決勞動力短缺等問題需結合社會層面的對策。「自動化全面落地尚需時間，在此期間必須探索社會性的解決方案。吸引企業家與創新者投身農業，並給予他們相應的回報」。此外，他還表示：AI與自動化將影響都市白領的職業生涯，未來白領或可轉型為植物生產管理者等職位，從而助力解決農業問題。此外，他建議應優先推薦學習農業相關的學生進入國內頂尖大學深造。

Ahamed副教授未來將要進行的研究分為以下幾個主題：培育適應微氣候的植物品種；解決氣候變化對農業的影響；與遺傳學家開展跨學科研究，開發新型農作物。他還計劃進一步深化農作物、果園及植物工廠或溫室等可控環境下的自主技術、機器人工程學與感測系統的研發。

國際人才環流的重要性

在文化與農業環境迥異的三個國家擁有研究經歷的Ahamed副教授，堪稱國際人才循環交流的鮮活範本。從對日本機械的濃厚興趣起步，到抓住機遇赴海外深造，在筑波與美國伊利諾伊州的研究經歷對他的學術生涯都產生了重大影響。他為我們分享了對各國的印象。

氣候方面，孟加拉國具有顯著優勢。來自恆河三角洲和喜馬拉雅山的高產沉積物使這裡的土壤非常肥沃。然而，在提供充足的研究項目主導和階段管理所涉及的合適人才以及有效管理研究項目方面仍存在挑戰。美國則具有非常顯著的地理優勢。美國多樣化的地形和氣候支持多樣化作物種植。不過，也存在單一種植與農藥濫用的問題。美國的研究環境對Ahamed副教授很有吸引力，因為美國國家科學基金會具有顯著的外聯優勢，並積極推動以團隊為基礎的活動。

日本面臨的是截然不同的挑戰。與孟加拉國相比，日本可耕地缺乏且冬季嚴寒制約大規模生產。日本的職業道德、領導結構和研究人員選拔體系頗具特色。不過，Ahamed副教授認為跨專業協作仍有提升的空間。在談到日本作為農業技術者研究基地的優勢時，Ahmed副教授說：「我發現日本的創新和機械研究對亞洲國家極具參考價值。此外，日本的領域性小規模農戶也是理想型農業模式之一」。

不過，在他2002年初來日本時，還是遇到了一些困難。「初來乍到時，克服語言障礙的過程確實有著明顯的學習曲線。幸好通過六個月的基礎日語課程，我逐漸適應了日本生活。」在這裡，指導教授給了他很大的幫助，並鼓勵Ahamed參加實驗室活動和各種項目。他補充道：「我強烈建議通過學習語言和文化融入當地，我至今仍會樂此不疲地閱讀和理解廣告牌和商店裏的日文。」

Ahamed副教授強調外展與交流的重要性。他將學生們取得的學術成果自豪地展示在了他的實驗室裏

Ahamed副教授表示，近年來他始終致力於深化日本與孟加拉國的合作關係。通過JST SATREPS項目及JSPS國際合作項目，與孟加拉國農業研究委員會展開合作，並指導青年研究者攻讀博士學位。他指導的6名學生獲得博士學位後已經回到孟加拉國任教。此外，他仍與美國伊利諾伊團隊保持緊密聯繫，並每年邀請他們在筑波大學的外展活動Tsukuba Global Science Week上介紹自己的研究成果，堪稱國際人才環流價值的鮮活典範。

談及對有意投身農業工程領域的研究者的建議，Ahamed副教授表示：「農業是滿足人類幸福的根本需求。農業能為社區乃至世界作出巨大貢獻。只要我們攜手合作，一定能找到可持續的安全糧食生產的解決方案。」這番寄語對於渴望參與國際人才環流、赴日深造的人來說極為重要。

面向未來的成長

Ahamed副教授多次表達對研究與教學的熱愛，以及延續學術使命的強烈意願。「我與學生之間建立了深厚紐帶。他們正在日本為我們的研究領域貢獻著力量。未來十年，我希望能拓展研究版圖，為全球作出更大貢獻。」他還提到他們正在實施的項目，特別是AI和IoT項目與日本當地企業的合作進展迅速。筑波大學持續推進產學聯動，Ahamed副教授希望今後能進一步為這些活動貢獻力量。

Ahamed副教授計劃通過與澳大利亞、德國、英國、印尼、馬來西亞、緬甸、斯里蘭卡、泰國、菲律賓等國的國際合作研究，繼續開展深化國際人才循環的活動。另一項全球性課題是太空環境下的植物生產，這將為宇航員提供支持。但他強調仍將聚焦於基礎研究，堅守實驗室指導學生。

Tofael Ahamed副教授是一位致力於重要領域的研究學者，也是國際人才環流的卓越踐行者。他在三個風格迥異的國家工作和開展研究的時間，以及在此過程中所積累的經驗教訓，正轉化為惠及全球農戶與農業產業的豐碩成果。我們期待未來能聽到更多關於他研究進展的資訊，更期待從那些背景多元的學生身上聽到更多令人激動的消息。