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西瓜熟了沒?拍打西瓜的AI

WatermelonTalk幫助農民仔細衡量西瓜的成熟度。

在西瓜的商業生產過程中,農民必須在收穫後迅速評估水果的成熟度,根據可食用時間分類,以減少損失。這個過程提升市場銷售和生產力,但傳統的西瓜測試方法通常不可靠。

當你購買西瓜時,成熟度測試是一個有趣的「儀式」。一般家庭主婦將西瓜成熟度分類為2個等級:未成熟和成熟;農夫在西瓜田的辨識則分為3個等級,包括未熟類(不要碰)、成熟類(作為商品選擇)和過熟類(需要丟棄)。

許多人分享他們測試西瓜成熟度的經驗。其中最具創意的一個方法是使用稻草技術,將一根稻草水平放在西瓜上。成熟的西瓜會使稻草旋轉45度,而未熟的西瓜則保持靜止。這種說法認為稻草的運動是由西瓜內部的電力作用引起的。

我多次嘗試這種方法未果,只好放棄,改變方向,研究其他方法。

雖然像拍打、顏色檢查和計日等手動技術具有實用性,但其準確性依賴於主觀判斷。目前,普遍使用的方法是通過拍擊聲音來評估西瓜的成熟度。這種拍打技術出奇地具有邏輯性,因為產生的聲音提供了足夠的成熟度指標。然而,對這些聲音的個人解讀受主觀經驗和傳統智慧的影響。

我思考是否能利用AI及物聯網(IoT)來進行大量快速的西瓜成熟度的拍擊評估。在我研究團隊的辛勤工作後,提出WatermelonTalk技術。這是一個基於物聯網的即時深度學習平台,專為聲學西瓜測試設計。我們還引入了「拍打合奏\(tapping ensemble)的概念,顯著提升預測準確性,這在文獻中尚未出現。

我們邀請農友種苗公司的專家將343個品種的1,698個西瓜按成熟度分類,利用深度機器學習,首次探討四級測試,其中將三級測試中的未成熟類進一步細分為未成熟類和半熟類。比起未成熟類,農民更關注半熟類,須確保對其進行比未成熟類更頻繁的測試。這樣做是為了防止這些半熟西瓜在下一次測試時過熟。

我們的研究在三級測試中達到97.64%的測試準確性,而在四級測試中達到94.07%的顯著準確性,這是聲學框架中的最佳結果。三級測試可供消費者在購買西瓜時使用,而四級測試則作為農民專業生產的工具。

西瓜有不同的成熟程度,選擇適當的成熟度會大大影響西瓜的味道和質地。在收穫後迅速評估水果的成熟度,通過可食用時間進行分類,可顯著降低收穫後的損失。因此,WatermelonTalk幫助農民仔細衡量西瓜的成熟度,提升市場銷售和生產力,彰顯AI對日常生活的貢獻。

關於技術的詳細信息,請參閱Yun-Wei Lin, Yi-Bing Lin, Wen-Liang Chen, Chia-Hui Chang, and Han-Kuan Li, Watermelons Talk: Predicting Ripeness through Tapping, 將刊登於IEEE Internet of Things Magazine。

現為國立陽明交通大學資工系終身講座教授暨華邦電子講座,曾任科技部次長,為ACM Fellow、IEEE Fellow、AAAS Fellow及IET Fellow。研究興趣為物聯網、行動計算及系統模擬,發展出一套物聯網系統IoTtalk,廣泛應用於智慧農業、智慧教育、智慧校園等領域/場域。興趣多元,喜好藝術、繪畫、寫作,遨遊於科技與人文間自得其樂,著有<閃文集>、<大橋驟雨>。