交流 - 【国际人才环流】筑波大学：为全球农业设计绿色解决方案——专访Tofael Ahamed副教授

2024年，全球人口突破80亿，国际社会对世界各地创纪录的高温及对可持续发展目标（SDGs）的关注度日益增高，粮食与水安全问题以及所需的最新技术成为焦点。与此同时，还有许多发达国家对老龄化社会以及农业的关注度下降，导致农业这一重要产业劳动力短缺的问题浮出水面。加之气候变化的影响，农业这一重要领域的劳动力危机或进一步加剧。解决这些问题亟须现代化解决方案，人工智能（AI）、机器人工程、物联网（IoT）等技术将成为缓解这一困境的关键。

来自孟加拉国的Tofael Ahamed副教授，正是致力于解决这些问题的研究人员之一。在一个阳光明媚的春日里， Ahamed副教授与我们对坐在筑波大学绿意盎然的研究室中，讲述了他在日本开启农业工程研究的契机、AI、自动化及IoT等当前与未来的研究课题，以及他在推动该领域国际人才环流方面开展的活动。

Ahamed副教授所在生命环境学群的大楼外观

通过海外研究播撒成功的种子

Tofael Ahamed副教授出生于孟加拉国首都达卡。达卡位于世界最大的恒河三角洲地区以北，也是孟加拉国至关重要的农业地带。这里是地球上土壤最肥沃的地区之一，Ahamed副教授在这里度过了他的童年时代。正是在这里，他萌发了对园艺的兴趣，并逐渐关注起农业工程领域。他表示切身感受到了水、土壤、植物与气候平衡的重要性，并由此对农业系统产生了浓厚兴趣。

“我自幼痴迷园艺。研究是一个永无止境的过程，永远不会有完结点，但培育植物时，总能体会到某种‘完结感’。所以我尤其热爱园艺，特别是绿地。绿地仿佛能为工作注入能量。”他坦言，园艺和绿地在他决定投身农业领域时起到了关键作用。他的办公室摆满了各种植物，也正是他倾情于绿色植物的写照。

Ahamed副教授畅谈对农业机械与植物的热爱。这份热爱，从他在办公室培育的各类植物中便可以体会得到

Ahamed副教授的研究之路始于达卡郊外、拥有亚洲最大规模专用校区的孟加拉国农业大学。1996年，Ahamed获得农业工程学学士学位，随后又取得了农业动力机械硕士学位，之后便留校担任讲师。彼时已被机械与传感器系统的自动化深深吸引的Ahamed，萌生了深入了解日本相关领域的强烈愿望。

谈及被日本吸引的理由，Ahamed副教授回忆道：“我一直关注农业自动化与机械的发展，提到这个话题，日本总是最先浮现在脑海种。日本使用的农机与孟加拉国高度相似，就连机械尺寸都相近。我们在孟加拉国常用久保田制造的拖拉机。亚太地区的作物分布和农场规模等存在诸多共通性。大学时期接触日本机械的经历，激发了我赴日深造的强烈愿望。”而与到访孟加拉国农业大学的日本教授的相遇，进一步加深了他的这份向往。当日本驻孟加拉国大使馆启动文部科学省国费留学生招募时，Ahamed果断抓住机会，成功地来到深耕农业研究的筑波大学攻读博士学位。在筑波大学求学期间，泷川具弘与小池正之两位指导教授成为了他学术生涯的重要引路人。

Ahamed副教授于2006年获得博士学位后回到孟加拉国农业大学继续任教，担任助理教授，同时还保留了筑波大学外国人客座研究员的职位。筑波大学的留学经历激发了他进一步提升研究水平的决心，2008年，他获得了赴美去做伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校博士后研究员的机会。这段经历使他得以加入研究绿色能源生物质原料的大型国际科研团队。他特别专注于研究遥感系统的开发，亮点之一是通过架设40米高塔式遥感系统，利用多光谱相机拍摄图像，帮助农户判断作物最佳收获期。

结束博士后研究回到孟加拉国继续原职时，一个重返日本的契机突然降临。“我的导师泷川具弘教授向我介绍了2010年日本启动的留学生30万人计划，我当即决定重返日本。我非常敬重泷川教授，这次回归令我格外期待。初到日本求学时，大学里几乎很少使用英语。但此计划旨在推进国际化，要求对全球赴筑波大学的本科至博士阶段的留学生实施全英语授课”。自2010年晋升副教授后，Ahamed的研究团队已扩展至20人规模，包括9名全日制博士生与7名硕士生。团队协同，以极大的热情共同致力于开发田间与室内作物及家禽监测的工程解决方案。

Ahamed副教授在筑波大学的实验室有来自全球各地的学生进行研究

利用智慧农业解决当地问题

谈及农业工程领域，人们通常会联想到土壤力学、水资源利用、作物生产系统等各种技术或主题。Ahamed副教授将自己当前研究方向归纳为三大领域：“我的专业背景是农业工程。工作重心涉及耕作与作物生产机械、机器人自动化，以及最大限度减少人力干预的机械系统支撑技术。具体而言，主要聚焦于‘半自主功能’的中小型机器人、机器学习系统，以及广域遥感技术这三个方向。”

半自主功能的实例。位于筑波机能植物创新研究中心的Ahamed副教授的实验室正利用无人操作拖拉机进行施肥作业（供图：Tofael Ahamed副教授）

“半自主”指的是通过最小化人力输入辅助农户的机器人。农民只需观察机器人运行即可。Ahamed副教授研究的第二大领域机器学习系统已在温室等场景中投入使用。通过在作物附近安装传感器与摄像头，农户可借助AI来判定钙元素缺乏或湿度异常等问题，从而迅速采取改善措施，或开发早期预警系统与分拣机器人。遥感技术覆盖范围极广，但实施路径通常从小规模或广域卫星遥感起步。借助无人机等无人飞行器（UAV），即便人类难以抵达的区域也能实现近距离观测。最终还可结合地面遥感系统。“这三项技术融合催生了‘智慧农业’领域，但就辅助农户而言，这套系统还不够‘智慧’！”Ahamed副教授笑着说道。

Ahamed副教授实验室正在开展的众多研究课题之一：探究不同类型的光照对植物生长的影响

全球不同地区面临着多样化的需求与挑战，农业领域尤为显著。然而，城市化进程加速与农村地区青年劳动力短缺已成为共通的课题。其他共同面临的挑战还包括地理气候差异、全球平均气温上升等。这些因素正深刻影响着降水量与传粉生物种群。Ahamed副教授基于在三国的研究经历分享了自己的看法：“在我的祖国，气候是最大的挑战。孟加拉国常受洪水困扰，但河流携带的丰富沉积物也带来了生产优势！日本的农业需要大量施肥，美国则更甚。孟加拉国被巨型三角洲覆盖，国土面积的50%左右是河流，而日本70%以上为山地。这是一个重大的课题。美国幅员辽阔，部分地区气候严酷，但极具多样性，因此不同地区能种植多样化的作物。”

Ahamed副教授特别指出日本独有的问题：一是大量年轻人向都市迁移；二是严冬导致全年可耕作期极短，与孟加拉国形成鲜明对比。这些问题致使粮食高度依赖进口。温室与低成本植物大棚在此背景下成为需要重点攻关的方向。耕地分布不均亦是难题——茨城县和千叶县地势平坦适宜耕作，但日本多数地区山地较多。智慧农业将成为破解这些困局的关键。

生命环境学群周边土地也被用于多样化植物实验

然而，Ahamed副教授强调，解决劳动力短缺等问题需结合社会层面的对策。“自动化全面落地尚需时间，在此期间必须探索社会性的解决方案。吸引企业家与创新者投身农业，并给予他们相应的回报”。此外，他还表示：AI与自动化将影响都市白领的职业生涯，未来白领或可转型为植物生产管理者等职位，从而助力解决农业问题。此外，他建议应优先推荐学习农业相关的学生进入国内顶尖大学深造。

Ahamed副教授未来将要进行的研究分为以下几个主题：培育适应微气候的植物品种；解决气候变化对农业的影响；与遗传学家开展跨学科研究，开发新型农作物。他还计划进一步深化农作物、果园及植物工厂或温室等可控环境下的自主技术、机器人工程学与传感系统的研发。

国际人才环流的重要性

在文化与农业环境迥异的三个国家拥有研究经历的Ahamed副教授，堪称国际人才循环交流的鲜活范本。从对日本机械的浓厚兴趣起步，到抓住机遇赴海外深造，在筑波与美国伊利诺伊州的研究经历对他的学术生涯都产生了重大影响。他为我们分享了对各国的印象。

气候方面，孟加拉国具有显著优势。来自恒河三角洲和喜马拉雅山的高产沉积物使这里的土壤非常肥沃。然而，在提供充足的研究项目主导和阶段管理所涉及的合适人才以及有效管理研究项目方面仍存在挑战。美国则具有非常显著的地理优势。美国多样化的地形和气候支持多样化作物种植。不过，也存在单一种植与农药滥用的问题。美国的研究环境对Ahamed副教授很有吸引力，因为美国国家科学基金会具有显著的外联优势，并积极推动以团队为基础的活动。

日本面临的是截然不同的挑战。与孟加拉国相比，日本可耕地缺乏且冬季严寒制约大规模生产。日本的职业道德、领导结构和研究人员选拔体系颇具特色。不过，Ahamed副教授认为跨专业协作仍有提升的空间。在谈到日本作为农业技术者研究基地的优势时，Ahmed副教授说：“我发现日本的创新和机械研究对亚洲国家极具参考价值。此外，日本的地区性小规模农户也是理想型农业模式之一”。

不过，在他2002年初来日本时，还是遇到了一些困难。“初来乍到时，克服语言障碍的过程确实有着明显的学习曲线。幸好通过六个月的基础日语课程，我逐渐适应了日本生活。”在这里，导师给了他很大的帮助，并鼓励Ahamed参加实验室活动和各种项目。他补充道：“我强烈建议通过学习语言和文化融入当地，我至今仍会乐此不疲地阅读和理解广告牌和商店里的日文。”

Ahamed副教授强调外展与交流的重要性。他将学生们取得的学术成果自豪地展示在了他的实验室里

Ahamed副教授表示，近年来他始终致力于深化日本与孟加拉国的合作关系。通过JST SATREPS项目及JSPS国际合作项目，与孟加拉国农业研究委员会展开合作，并指导青年研究者攻读博士学位。他指导的6名学生获得博士学位后已经回到孟加拉国任教。此外，他仍与美国伊利诺伊团队保持紧密联系，并每年邀请他们在筑波大学的外展活动Tsukuba Global Science Week上介绍自己的研究成果，堪称国际人才环流价值的鲜活典范。

谈及对有意投身农业工程领域的研究者的建议，Ahamed副教授表示：“农业是满足人类幸福的根本需求。农业能为社区乃至世界作出巨大贡献。只要我们携手合作，一定能找到可持续的安全粮食生产的解决方案。”这番寄语对于渴望参与国际人才环流、赴日深造的人来说极为重要。

面向未来的成长

Ahamed副教授多次表达对研究与教学的热爱，以及延续学术使命的强烈意愿。“我与学生之间建立了深厚纽带。他们正在日本为我们的研究领域贡献着力量。未来十年，我希望能拓展研究版图，为全球作出更大贡献。”他还提到他们正在实施的项目，特别是AI和IoT项目与日本当地企业的合作进展迅速。筑波大学持续推进产学联动，Ahamed副教授希望今后能进一步为这些活动贡献力量。

Ahamed副教授计划通过与澳大利亚、德国、英国、印尼、马来西亚、缅甸、斯里兰卡、泰国、菲律宾等国的国际合作研究，继续开展深化国际人才循环的活动。另一项全球性课题是太空环境下的植物生产，这将为宇航员提供支持。但他强调仍将聚焦于基础研究，坚守实验室指导学生。

Tofael Ahamed副教授是一位致力于重要领域的研究学者，也是国际人才环流的卓越践行者。他在三个风格迥异的国家工作和开展研究的时间，以及在此过程中所积累的经验教训，正转化为惠及全球农户与农业产业的丰硕成果。我们期待未来能听到更多关于他研究进展的信息，更期待从那些背景多元的学生身上听到更多令人激动的消息。