ICT 農業の現状とこれから (AI 農業を中心に ) 食料産業局知的財産課 平成 2 7 年 1 1 月
1 農業の現状と課題 農業 農村は食料供給の役割に加え 国土の保全や自然環境の保全 良好な景観形成など様々な役割を持っている しかし 農業の就業人口は減少傾向に歯止めがかからず 後継者難が続き高齢化が進展 担い手が不足している また 耕作放棄地が増加し 生産農業所得が低下している状況にあり 農業 農村の持続性確保が懸念されている 平成 4 年 4 兆 9,309 億円 生産農業所得の低下 40% 資料 : 農林水産省 生産農業所得統計 基幹的農業従事者の年齢構成 平成 25 年 2 兆 9,412 億円 農業は暗黙知 経験則が多い 毎年異なる気象条件の中で 播種 施肥 防除 収穫をベストのタイミングで行う必要があり マニュアル通りに生産しても 篤農家と一般農家では収量 品質に大きな差がある 各地にある経験則の例豪雪の翌年は豊作 雷が多いと豊作など 60 50 40 30 20 10 0 万人 平均年齢平成 7 年 59.6 歳平成 27 年 67.1 歳 農家戸数 農業就業人口の推移 昭和 35 年 55 年 平成 12 年 22 年 27 年 農家戸数 ( 万戸 ) 606 466 312 253 215 指数 ( 昭和 35=100) 100 77 51 42 36 農業就業人口 ( 万人 ) 1,454 697 389 261 209 指数 ( 昭和 35=100) 100 48 27 18 14 うち65 歳以上 (%) - 25 53 62 64 資料 : 農林水産省 農林業センサス ( 平成 27 年数値は概数値 ) 注 : 基幹的農業従事者とは 自営農業に主として従事した 15 歳以上の世帯員 ( 農業就業人口 ) のうち 普段の主な状態が 主に仕事 ( 農業 ) である者で 主に家事や育児を行う主婦や学生等を含まない また 上記の図は販売農家のもの 資料 : 農林水産省 農林業センサス ( 平成 27 年数値は概数値 ) 注 : 農業就業人口の平成 12 年以降の数値は 販売農家のもの 農業農村の持続性確保に向けた課題 若年層の担い手をいかにして確保 育成すべきか どうすればもうかる農業ができるのか 熟練農家の高い生産技術 ( 暗黙知 経験則 ) をどう引き継ぐか 消費者ニーズに適時的確に対応できないか
2 農業の ICT 化によるメリット 生産の効率化 高付加価値化 省力化 低コスト化 作業の合理化等による生産性の向上 栽培管理の精緻化による品質の向上 自動化による省力化 資材の効率的な利用等による低コスト化が可能となり 収益の改善につながる 経営や業務運営の効率化 高度化 経営内容の把握 有利な条件での取引 販売 受発注をはじめとする事務処理 労務管理 顧客 販売管理の合理化等により 経営や業務運営の効率化 高度化が可能となる これにより 農業経営者は本来業務の経営に集中できる 暗黙知 ノウハウ等の見える化 知財化 熟練農家の暗黙知を見えるようにして活用可能なものに変えたり ノウハウの提供で利益を得ることをより容易にする 人材の育成 後継者 新規就農者 雇用者に効率よく技術や経営のノウハウを伝えることが可能となる トレーサビリティの確保 GAP への対応 効率的に生産履歴情報を記録 活用することでトレーサビリティの導入や GAP への対応が可能となり 差別化 販路の拡大 適切な危機管理対応 信頼性の向上が可能となる
3 農業分野における ICT 活用事例 農業分野においては これまでにさまざまな形で ICT が利用されてきている 我が国の ICT を利用するデバイスや ICT 利用環境のレベルは 質 量ともに世界で先導的な位置づけにあり 今後の農業分野における国際展開を通じて 大きな貢献が期待される 農業分野への ICT の導入において とりわけ緊急度や重要度が高いと考えられるのは 人材育成における ICT の活用であるが この部分についての取組はまだ始まったばかりである ハウス内の各種センサ データ管理 PC 画面 施設栽培における統合環境制御 ハウス内に設置する各種センサにより気温 湿度等の各種環境データをモニタリングし 各種計測データを基に温湿度 CO 2 濃度等を制御 栽培管理時間の効率的生産管理情報をデータベース化 栽培作物の品質向上 GPS スプレイヤー高速連動モニター 屋根部分に GPS 受信アンテナを取り付けたトラクター GPS 車両ナビゲーションシステムの導入 [ 北海道 津別市 ] GPS によりほ場の面積 形状 位置を正確に測定 走行経路等が表示されるコントローラーに表示された走行ラインに合わせて農業機械を走行させ 耕起 整地 肥料散布 防除等の作業を実施 作業効率の向上 効率的な肥料散布による低コスト化 発情発見システムの導入 [ 愛知県 新城市 ] 植物工場における統合環境制御 グラフ化された歩数 無線機を内蔵した万歩計を繁殖雌牛に装着し 運動量 ( 歩数 ) を計測し その情報をパソコンへ送信歩数情報を解析し 発情時期を判定 受胎率向上による省力化 植物工場において 温湿度 照度等を最適に制御することにより 年間を通して野菜の安定供給を達成 栽培管理時間の効率化生産管理情報をデータベース化 栽培作物の品質向上 万歩計 植物工場内の様子
4 AI( アグリ インフォマティクス ) 農業 農水省が 2009 年に設置した 農業分野における情報科学の活用等に係る研究会 (AI 農業研究会 ) において 人工知能を用いたデータマイニングなどの最新の情報科学等に基づく技術を活用して 短期間での生産技能の継承を支援する新しい農業 として はじめてそのコンセプトが提示された 具体的には センサーによって取得した作物情報 環境情報と 篤農家の 気づき 判断 の情報を的確に統合することにより 篤農家の 経験 や 勘 に基づく 暗黙知 を 形式知 化し 農業者の技能向上や新規参入者の技能習得に活用する農業である AIシステムとは 1. 日々の情報を記録するデータベース と 1 過去のある状態 ( 日時 作物 ほ場 気候 ) の時に 2 ある行為 ( 農作業 ) をした結果 3 どういう状態に変化したかを蓄積 2. 確立した技術に関する文字情報 と熟練農家の技や農作業に関する過去の文献など 3. AIエンジン で構成データを解析して一定の判断を行う学習型アルゴリズム 自動モニタリング 1 作物の状態 栽培環境 1 センサーを介して 日々の情報を送信 端末 AI システム 2 3 作業内容を入力 1 AI エンジン が過去のデータベースを参照 解析し 行うべき作業を送信 することをお勧めします 農業者は 目指す経営の方向を AI システムに登録 AI システムは 農業者から送られてくるデータに基づき データベースと当該農業者の現在の状態を比較 解析し 最適なアドバイス ( 将棋の 次の一手 のようなもの ) を提供 送られて来た情報に基づき農作業を実施 1~4 のプロセスが 多数繰り返されデータベースが充実 自律的に精度が高まっていく仕組み センサー 4
5 世界最先端 IT 国家創造宣言における位置づけ AI 農業は 世界最先端 IT 国家創造宣言に明確に位置づけられている 世界最先端 IT 国家創造宣言 ( 平成 25 年 6 月 14 日閣議決定 平成 27 年 6 月 30 日改訂 ) (2)IT を利活用した日本の農業 周辺産業の高度化 知識産業化と国際展開 (Made by Japan 農業の実現 ) 農業情報の創成 流通を大幅に促進することにより 農業の IT 利活用の分野で我が国が世界最先端を達成し 我が国農業の産業競争力 国際競争力を飛躍的に高めるとともに 我が国の地方創生にも貢献する 1 農業の産業競争力向上 高品質の農産物を生産する我が国の農業とこれを支える周辺産業において 篤農家の知恵を含む各種情報を高度に利活用する AI( アグリインフォマティクス ) 農業 の取組が進められていることを踏まえ これら成果を活用した農業ビジネスモデルの構築等により農業の知識産業化を図り 海外にも展開する Made by Japan 農業 を実現する 2 関連産業の高度化 農業資材 機械などの農業関連の周辺産業において AI 農業 など農業情報の活用のほか 農業機械へのセンサ搭載による圃場や収穫物に係る収集データを活用した圃場ごとのきめ細かな肥料散布や GPS 準天頂衛星による自動走行システムを活用した農業機械の協調走行による生産性向上などのスマート農業と呼ばれる取組が検討 実現されてきている 多種多様な農業関連の流通情報 ノウハウの利活用によるソリューション展開 ( 流通する情報 ノウハウを商品とセットで販売するなどの複合的なサービスの展開 ) を図り 2018 年までに業界の主要収益源の一つに成長させる 3 市場開拓 販売力の強化 農場から食卓までの情報流通を加速するため バリューチェーンの構築に資するための施策に各省連携で取り組む
6 その他の計画 提言における位置づけ 農業分野における ICT の導入は 各種計画や提言に盛り込まれている AI 農業についても前出の 世界最先端 IT 国家創造宣言 を踏まえた 農業情報創成 流通促進戦略 のほか 下記のように多数の計画等に位置づけられている 農業情報創成 流通促進戦略の概要 抜粋 情報流通によるバリューチェーンの構築 生産者の出荷実績等の情報流通 活用 出荷実績に基づく 優れた生産者のブランド化 評価に基づく販売先の拡大 単価向上 評価を利活用した新ビジネスの創出 付加価値情報 ( 特別な品質や栽培方法等 ) の流通による農産物の評価の向上 海外市場拡大 市場開拓 販売力強化 AI 農業 等農業情報を活用したビジネスモデル構築 知識産業化農業の産 コスト低減業競争力 生産予測の精緻化 安定出荷の実現向上 新規参入 担い手農家の早期育成 付加価値向上 ( 高品質化 / 収穫量 up 等 ) 情報の創成 流通促進 情報 ノウハウ等を活用した複合的な資材 サービスの展開 流通した情報 ノウハウの利活用による農業機械や施設のソリューション展開 モノ創りノウハウの利活用 多様な資材 サービスの新たな連携 組合せ関連産業の高度化 情報 ノウハウの価値に関する普及啓発 情報 ノウハウの海外流出防止のための留意事項に関する普及啓発 農業情報創成 流通促進戦略 ( 平成 26 年 6 月決定 ) 農林水産業 地域の活力創造プラン ( 平成 26 年 6 月改訂 ) 農林水産省知的財産戦略 2020 ( 平成 27 年 5 月公表 )
7 AI システム実証事業 (H24~26 年度 ) AI システム を構成する要素技術のうち 実用化段階にある技術を生産現場に導入して実証することにより 熟練農家の生産管理やノウハウ ( 暗黙知 ) を継承するシステムの普及を図る補助事業 AI システム実証事業 を実施 AI システム : センサーによる作物の状態 栽培環境のモニタリングとデータマイニング技術を組み合わせることにより 篤農家の 経験 や 勘 に基づく 暗黙知 を 形式知 化するシステム 農業者の技術向上や新規参入者への技術支援に活用できる 全国検討会 大学等において開発された AI システムを構成する要素技術のうち 実用化段階にあると考えられる技術 現場での実証試験の設計及び指導 実証試験結果の評価 AI システムの高度化に向けた検討 報告書の作成 等 現場での検証 複数の地域 作物を対象に農業の現場で実証試験を行い 熟練農家の匠の技を継承するための AI システムの普及を図るとともに データを蓄積し AI システムの高度化に貢献 データ収集 複数の地域 作物を対象に 実証試験を実施 気温 日照等とあわせて農作業データを収集 データの活用 収集したデータを基に 熟練農家の匠の技を 見える化 し 一般農家に継承 AI システムの普及熟練農家の匠の技の継承を促進
8 AI システム実証事業の成果 AI システム実証事業 を通して 熟練農家の生産管理ノウハウ ( 暗黙知 ) を継承する学習指導システムが開発された 農業情報科学 (AI システム ) を活用した学習支援システムの開発 ~ 科学の力で技能を継承 ~ (JA ふくおか八女 ) 1 概要 福岡県八女市のカンキツ産地では 被覆資材 ( マルチ ) と点滴灌水 ( ドリップ ) を組み合わせた栽培法を一部で導入 生産者の高齢化に伴い 熟練農家が長年の経験により蓄積してきた栽培ノウハウの継承が課題 気づきデータ写真 対象箇所 判断理由 マニュアル化が困難とされていた熟練農家の高度な生産技術を ICT を活用して 見える化 し 新規就農者の学習に活用する実証試験を平成 24 年度から実施中 2 取組の特徴 熟練農家の着眼点を記録するアイカメラや 動きを捕捉する位置情報 動作センサー等の ICT を活用して 熟練農家のノウハウをデータ化して蓄積 蓄積したノウハウデータをタブレット端末等で参照して学習することで 新規就農者等が短期間で熟練農家並みの高度な栽培技術を身につけられる 平成 26 年度の実証においては ミカンの摘果作業のポイントを AI システムにより学習することで 新規就農者が栽培するミカンの最終の品質 ( 評価点 ) が 9% 向上 全ての生産者が熟練農家と同等の技術をもってミカンを栽培する環境を作出し 地域全体として収量や品質の向上に取り組む タブレットを用いて新規就農者が栽培技術のポイントを学習するシステムの導入により ミカンの品質が向上 3 今後の展開方向 主要作業のうち 摘果作業については学習システムが完成し 有効性を検証する段階にあるが その他作業についてもデータ蓄積 検証等を進め 統合したカンキツ栽培学習システムの構築を図る
9 農業 ICT に関する知的財産活用のための実証事業 ( 平成 27 年度 ) 平成 26 年 6 月に閣議決定された 世界最先端 IT 国家創造宣言 に掲げられた 熟練農家のノウハウを ICT の活用によりデータ化し 農業資材とセットで販売する等の新たなビジネスモデルを構築する取組を支援し 農家の貢献度に応じた収益還元のあり方 データ化された知的財産の保護等 実用化に向けた課題について検討を行う AI システムにより集積した匠の技データを活用した農業周辺産業の活性化 篤農家のノウハウを活用し 各種資材の販売等を促進 施設園芸における温湿度等の管理 露地カンキツ等における養水分管理 土地利用型作物における農作業効率化等 AI システム データ ( ノウハウ ) の提供 収益の還元 誰の所有物? どの範囲で共有? 保護のあり方は? 収益の還元方法は? 篤農家 AI システムを搭載した新商品開発をモデル的に実証することにより AI を活用した事業の収益が篤農家に還元される新たなビジネスモデルを提示 知財の価値や取扱に関する認識が不十分 創造 匠の技 (AI システム ) 保護 匠の技データの権利化 ( ノウハウ含む ) 活用 篤農家への収益還元 農業分野への自律的な ICT 導入の推進 篤農家の匠の技の継承を促進 農家の所得向上 ( 知財で稼ぐ ) 検討会の開催 普及啓発 学識経験者 弁護士等により構成する検討会を設置し 篤農家の貢献度に応じた収益還元 データ化された知的財産の保護等の課題について検討 AI:Agri Informatics ( 農業情報科学 ) モデル実証事業 1 AI システムと商品 サービスとのマッチング篤農家の栽培管理技術を AI システム搭載商品が再現 ( 商品開発においては データのインターオペラビリティやポータビリティにも要配慮!) 2 開発した新商品 サービスにおける AI システム導入効果の検証とシステム普及上の課題の抽出
10 農業 ICT 標準化推進事業 ( 平成 28 年度新規要求 ) ICT を活用してきめ細かな生産管理を行うとともに データを集約し ( ビッグデータ ) 更なる生産管理の改善に活用する ICT 農業が施設園芸を中心に普及 しかし 我が国では海外メーカーの ICT システムを使用している農業者が多く ICT 農業に不可欠なデータが海外に流出している実態 ICT 規格の標準化に向けた調整や 国内メーカー間の ICT システムの接続性の確保により ビッグデータを活用した農業技術の高度化を実現 あわせて 日本の ICT 技術をアジアを中心とする途上国に普及し 農業関連産業の海外展開を目指す ICT を活用した農業 現状の課題 温湿度 CO2 濃度 土壌水分 土壌栄養分等を計測 センサー データの流れ コントローラ センサーからの情報と連携した加温機や灌水装置等の制御 サーバー しかし 多くの農業者が海外メーカーの ICT システムを使用しており データが国内に集積しない ( 知的財産の海外流出 ) 国内メーカーの ICT システムは 製品間の接続性が低く ICT 農業の実施に支障 今後 農業の ICT 化が進む途上国で海外製品が標準として導入されるおそれ 品質センサーデータや消費者の嗜好データ等も含めたビッグデータを活用し より効率的な栽培管理を実施 栽培管理 期待される効果 農業データが国内に集約されることにより 知的財産の海外流出を防止 ビッグデータを活用できる環境が醸成され 農業技術が高度化 蓄積されたデータをフィードバック 途上国において 我が国 ICT システムが普及し 農業関連産業の海外展開が促進 ビッグデータ活用ノウハウを輸出に活用することも可能 事業の取組内容 農業分野の ICT 規格の標準化に向けた調整 実証圃における複数メーカーのシステムの接続試験 アジアを中心とする政府関係者等との連携を通じた海外展開支援
AI ホームページ URL http://www.maff.go.jp/j/shokusan/sosyutu/ aisystem/aisystem.html お問い合わせ 農林水産省食料産業局知的財産課知的財産調整班 TEL:03-6738-6442 FAX:03-3502-5301