人工智能計算機技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用研究

裴 昊

（平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南平頂山 467001）

食品是人類生存不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們對食品的要求也隨之提高，傳統(tǒng)的食品工業(yè)不僅生產(chǎn)效率低，且創(chuàng)新度不足，難以滿足人們的需求。近年來，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的發(fā)展都為食品工業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇，推動了食品加工自動化、智能化的發(fā)展，有效提高了食品生產(chǎn)加工的效率，降低了人工失誤率帶來的食品安全隱患，提高了資源利用率和食品行業(yè)利潤。因此，探索將人工智能計算機技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)之中，也是當(dāng)前食品工業(yè)的研究重點。

1 人工智能技術(shù)概述

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是計算機科學(xué)領(lǐng)域中的一個分支學(xué)科。人工智能的工作原理是通過計算機技術(shù)去分析人類智能本質(zhì)，并根據(jù)分析結(jié)果生產(chǎn)與人類智能相似的智能機器，以此替代一些簡單的人類工作[1]。借助于計算機技術(shù)，人工智能對環(huán)境的適應(yīng)程度、工作的靈活度等都遠遠高于人類。根據(jù)人工智能機器的智能程度高低，可以將人工智能分為弱人工智能、強人工智能以及通用人工智能[2]。

2 當(dāng)前食品加工行業(yè)發(fā)展面臨的困境

2.1 加工技術(shù)落后，生產(chǎn)加工效率不高

食品原材料對食品加工行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。然而目前，我國部分地區(qū)無論是原材料生產(chǎn)技術(shù)還是食品加工技術(shù)，都相對落后，難以充分發(fā)揮出資源優(yōu)勢[3]。這些地區(qū)的食品生產(chǎn)加工部門主要依靠于傳統(tǒng)的人工加工，且食品加工行業(yè)人員素質(zhì)普遍不高，對操作規(guī)范掌握不夠，在操作過程中既會因為技術(shù)不嫻熟而大大降低生產(chǎn)效率，也會因為操作不規(guī)范出現(xiàn)失誤，影響食品安全。

2.2 質(zhì)量監(jiān)管不力，食品安全意識淡薄

近年來，食品安全問題頻繁被爆出，極大地影響了消費者的身體健康。①與發(fā)達國家相比，我國食品加工行業(yè)的質(zhì)量安全與檢測建設(shè)相對滯后，特別是對于食品生產(chǎn)鏈全程安全追溯鏈的構(gòu)建缺乏明確規(guī)定，部分企業(yè)更是無視內(nèi)部食品安全監(jiān)管系統(tǒng)，大大增加了食品安全隱患。②部分企業(yè)雖然已建立有相關(guān)的食品安全監(jiān)測系統(tǒng)，但系統(tǒng)與技術(shù)落后，人工也難以及時覺察到一些細小的食品安全隱患，增加了食品安全問題出現(xiàn)的概率，不利于食品加工企業(yè)的發(fā)展。

2.3 創(chuàng)新能力不足，缺乏核心競爭力

在行業(yè)發(fā)展中，要想在激烈的競爭中發(fā)展強大，則需要不斷創(chuàng)新生產(chǎn)加工技術(shù)，通過各種途徑增加食品價值，提升企業(yè)創(chuàng)造力。對于食品加工技術(shù)的創(chuàng)新，中小企業(yè)無論是資金方面還是技術(shù)方面，都難以支撐企業(yè)探索技術(shù)創(chuàng)新[4]。因此，大量中小型食品企業(yè)都不再致力于技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)，只跟隨大企業(yè)的步伐，進行簡單的產(chǎn)品復(fù)制，造成食品加工行業(yè)同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，缺乏新的產(chǎn)品。

3 人工智能技術(shù)在食品行業(yè)中的應(yīng)用研究

隨著人工智能技術(shù)逐漸成熟，將人工智能技術(shù)運用于食品工業(yè)領(lǐng)域，能打破一些傳統(tǒng)的食品加工局限，推動食品工業(yè)發(fā)展。

3.1 在食品加工行業(yè)的應(yīng)用

3.1.1 社會飲食口味監(jiān)測

隨著人們生活水平的提高，人們對食物的要求已經(jīng)不再局限于吃得飽，而是對食品的口味、營養(yǎng)等附加值有了更高的要求，傳統(tǒng)的食品加工難以滿足這些要求。面對人們各式各樣的口味需求，食品加工企業(yè)想要以滿足消費者需求為生產(chǎn)目標(biāo)，就離不開對目標(biāo)人群飲食口味的調(diào)查與分析。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于食品加工行業(yè)，可以加大對消費者飲食口味的收集與分析。如圖1 所示，有學(xué)者構(gòu)建了包含381 種食材和1 021 種風(fēng)味化合物的風(fēng)味網(wǎng)絡(luò)圖，其中圖中每個點代表一種食材，顏色代表食材種類，而點的面積代表該食材在食譜中出現(xiàn)的頻率，點的面積越大，該食材在食譜中出現(xiàn)的次數(shù)就越多；而點與點之間的連線則表示它們有共享化合物，連線的粗細則表示共享成分的數(shù)量多少[5]。該節(jié)點圖利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)直觀顯示了食材搭配結(jié)果，為食品加工業(yè)的飲食創(chuàng)新搭配提供了新的參考思路。根據(jù)人工智能對目標(biāo)人群飲食風(fēng)味監(jiān)測結(jié)果分析，結(jié)合食品營養(yǎng)，可以科學(xué)合理地進行食品創(chuàng)新。

圖1 風(fēng)味網(wǎng)絡(luò)示意圖

3.1.2 食品加工分類應(yīng)用

食品加工流程中，面對多樣化的食品原材料，分揀與分類任務(wù)量大大增加，僅依靠于人工服務(wù)，效率將會大大下降。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，一些智能技術(shù)能夠與相機、激光等技術(shù)結(jié)合，依托光學(xué)傳感技術(shù)，替代人工服務(wù)，實現(xiàn)對原材自動化分揀，有效提高原材料分類效率，降低分類出錯率，減少浪費。例如，研究人員根據(jù)水果與蔬菜的表面及內(nèi)部其他特征，設(shè)計了不同的系統(tǒng)，TOMRA 就是其中一個，該系統(tǒng)能以高效的方式完成分揀，且精準(zhǔn)度高達90%以上[6]。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于食品加工分類中，有效節(jié)約了人力成本，提高了食品工業(yè)的利潤。充分發(fā)揮人工智能的優(yōu)勢，對收集到的目標(biāo)人群的口味分析，發(fā)揮人工智能的科學(xué)分析作用，對各地區(qū)人群進行分類，評估出不同地區(qū)的口味傾向，制定專業(yè)菜單，豐富食品種類。

3.1.3 食品包裝分類應(yīng)用

食品包裝工作作為一項技術(shù)性不強的工作，可以充分發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，依托計算機技術(shù)設(shè)置專業(yè)的系統(tǒng)運行程序，對已經(jīng)加工好的食品進行包裝分揀，并能自動識別出殘次品，實現(xiàn)流程機械化、自動化，提高生產(chǎn)效率。

3.2 在食品監(jiān)測行業(yè)的應(yīng)用

保障食品質(zhì)量，降低食品工業(yè)中的安全隱患，是當(dāng)前食品工業(yè)需重視的問題。計算機智能技術(shù)的應(yīng)用，能有效強化對食品質(zhì)量安全的監(jiān)測，保障食品營養(yǎng)及食品安全。

3.2.1 質(zhì)量管理控制應(yīng)用

（1）人工智能技術(shù)可以模仿人的視覺感知功能、識別功能。人工智能技術(shù)通過與攝像機相連接，可以代替人的視覺，而控制攝像機的系統(tǒng)則相當(dāng)于人的大腦系統(tǒng)，將該系統(tǒng)安裝在食品加工各環(huán)節(jié)內(nèi)，對各流程進行圖像收集，然后通過計算機技術(shù)對所收集到的信息進行分析，能夠及時發(fā)現(xiàn)食品加工過程中的問題，提高問題監(jiān)測精準(zhǔn)度，降低食品加工的隱患[7]。

（2）可以探索將人工智能技術(shù)運用于食品質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)。不同的食品由于食品加工原材料、生產(chǎn)技藝等不同，其評價標(biāo)準(zhǔn)也各不相同。人工智能技術(shù)的運用能根據(jù)食品質(zhì)量安全監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合食品制作工藝，制定不同的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，將其運用于食品生產(chǎn)企業(yè)的內(nèi)部檢測系統(tǒng)中，在食品外流前增加一重質(zhì)量保障，為企業(yè)內(nèi)部食品安全管理部門和人員決策提供參考依據(jù)。

3.2.2 質(zhì)量監(jiān)測追蹤應(yīng)用

食品物流是現(xiàn)代食品工業(yè)中的一項重要程序，從食品加工原材料到食品加工再到食品運輸銷售，各環(huán)節(jié)都離不開食品物流的協(xié)調(diào)。食品物流過程中也可能出現(xiàn)多種安全隱患，依托人工智能技術(shù)構(gòu)建質(zhì)量監(jiān)測追蹤系統(tǒng)，對食品原材料以及產(chǎn)品統(tǒng)一實行信息化管理，對整個物流過程進行全程跟蹤和追溯，在任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，都能夠通過食品物流管理系統(tǒng)及時查到問題所在，及時對其采取措施[8]。

4 展望

新的食品的誕生既離不開企業(yè)創(chuàng)造力，也離不開技術(shù)的支持。人們的需求不斷變化，對于食品的口味也在持續(xù)發(fā)展變化。未來，食品工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)新探索可以以人的需求為研究出發(fā)點，提供個性化智能分析服務(wù)。消費者可以將自己的個人喜好、需求輸入智能分析服務(wù)系統(tǒng)內(nèi)，智能系統(tǒng)會自動推薦出適合消費者的食品?？傊斯ぶ悄芗夹g(shù)的發(fā)展為食品工業(yè)提供了技術(shù)支持，充分發(fā)揮計算機人工智能技術(shù)，能有效推動食品工業(yè)發(fā)展，保障消費者安全。