□ 冉 迪 曾 琳 陳香梅 辛美果 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院

食品安全一直是備受熱議的問題，它是一個長期的、復(fù)雜的全球性問題，關(guān)系到國民的生命安全，是人民生活的最基本保障，不容忽視且應(yīng)嚴(yán)肅對待，需借助多平臺、多技術(shù)且多方發(fā)力去解決。從“三聚氰胺”毒奶粉事件再到近段時間屢屢曝光的食堂和餐飲行業(yè)的后廚問題[1]，深深扎進了廣大人民的內(nèi)心，無不暴露出監(jiān)管方面的重大漏洞，食品安全監(jiān)管規(guī)范化迫在眉睫。由于信息不對稱及預(yù)警機制缺乏[2]，不安全信息遺漏在食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)時有發(fā)生，直接導(dǎo)致我國現(xiàn)階段食品安全問題劇增，導(dǎo)致食品安全事故頻頻爆發(fā)。

圖1 信息技術(shù)在食品安全中的應(yīng)用

1 概述

食品安全大數(shù)據(jù)的應(yīng)用對于建立基于預(yù)防的食品安全體系起著至關(guān)重要的作用。隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的發(fā)展，我國營造了良好的政策環(huán)境以推進食品安全大數(shù)據(jù)建設(shè)。目前，我國正處于新一輪改革發(fā)展的關(guān)鍵時期，人工智能技術(shù)提供了一個彎道超車的機會。食品安全大數(shù)據(jù)是一項集食品工程、統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)庫信息管理及計算機網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域和技術(shù)于一體的復(fù)雜工程[3]。隨著人、機、物的三元融合，數(shù)據(jù)生產(chǎn)和消費方式發(fā)生了改變，以前的方式為：少數(shù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，其他人消費數(shù)據(jù)；現(xiàn)在的模式為：所有人不僅是數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者，也是數(shù)據(jù)的消費者。大數(shù)據(jù)4V[4]特點鮮明，既Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）和Value（價值密度低），數(shù)據(jù)處理和挖掘[5]的方式愈發(fā)多樣。

人工智能[6]（Artificial intelligence）是一個旨在開發(fā)允許機器智能運行的工具或算法的領(lǐng)域（例如學(xué)習(xí)、推理、解決問題）。AI的技術(shù)突破使得場景理解變得越來越準(zhǔn)確，可讓更多的傳統(tǒng)行業(yè)進行轉(zhuǎn)型升級；AI技術(shù)無處不在，滲透了各行各業(yè)，同時提升了民眾的生活質(zhì)量。目前人工智能在醫(yī)學(xué)影像處理方面[7]、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[8]、智能家居[9]等都有涉及，并且在食物辨別[10]、后廚監(jiān)控[11,12]和感官評定方面[13]也有應(yīng)用，人工智能與食品安全大數(shù)據(jù)的結(jié)合加強了食品監(jiān)管。

現(xiàn)階段是數(shù)字化高速發(fā)展的階段，新時代的信息基礎(chǔ)設(shè)施已廣泛運用，其中包括互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等。大數(shù)據(jù)背景之下，合理利用以上信息技術(shù)可以有效解決食品安全問題，信息技術(shù)在食品安全中的具體應(yīng)用見圖1。通過物聯(lián)網(wǎng)可追溯系統(tǒng)獲取食品原料的產(chǎn)地信息，并進行實時跟蹤；云計算是物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)的儲存、計算中心；大數(shù)據(jù)解決的是數(shù)據(jù)的挖掘與融合工作，是人工智能的基礎(chǔ)，是人工智能發(fā)展的推動力；人工智能則是一項新技術(shù)，通過計算機技術(shù)對所收集的數(shù)據(jù)進行加速處理，達(dá)到模擬人類思維的效果，其在食品行業(yè)中的地位與日俱增。

2 食品安全大數(shù)據(jù)分析處理

食品安全監(jiān)管貫穿生產(chǎn)、采購、庫存與銷售等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過對從各環(huán)節(jié)采集的數(shù)據(jù)信息的分析整合，反作用于食品安全監(jiān)管的推進，充分展現(xiàn)食品安全大數(shù)據(jù)的價值。食品安全大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)技術(shù)可分為以下方面。

2.1 食品安全大數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理

高效的數(shù)據(jù)采集和科學(xué)分析，能夠為長久的食品安全監(jiān)控發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐，利用傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及ZigBee技術(shù)等設(shè)備采集特定的數(shù)據(jù)。食品安全數(shù)據(jù)的預(yù)處理效果將對食品安全數(shù)據(jù)的挖掘效果產(chǎn)生直接影響。食品安全大數(shù)據(jù)預(yù)處理就是運用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，包括數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)集約、數(shù)據(jù)清理等，在食品安全數(shù)據(jù)中消除噪聲和冗余點[14]，綜合收集多來源數(shù)據(jù)，以獲取更有效、更有價值的食品安全信息。

2.2 食品安全大數(shù)據(jù)的傳輸與存儲

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得大數(shù)據(jù)傳輸變得異常方便和快捷。在食品安全監(jiān)控領(lǐng)域中，由傳感器、攝像頭所產(chǎn)生的即時數(shù)據(jù)可以運用樹莓派、藍(lán)牙、物聯(lián)網(wǎng)及WiFi等途徑傳輸，云計算[15]、互聯(lián)網(wǎng)、YeeLink能夠分類儲存不同的數(shù)據(jù)，并且對這些數(shù)據(jù)進行有效地分析，大大的提高了處理大批量數(shù)據(jù)的能力。同時，由于現(xiàn)代化互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得一些數(shù)據(jù)高效壓縮，大幅度的減少了數(shù)據(jù)的儲存容量，可對數(shù)據(jù)進行更方便、有效的管理。

2.3 食品安全大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

常見的機器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)包括以下3種。①貝葉斯網(wǎng)絡(luò)[16]（Bayesian Network）。目前貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在食品欺詐預(yù)測中有應(yīng)用，能夠預(yù)測已知產(chǎn)品類別和進口產(chǎn)品的食品欺詐類型，該模型可以正確預(yù)測80%的食品欺詐類型。②決策樹[17]（Decision Tree）。能對食品中化學(xué)物質(zhì)進行監(jiān)測，有助于對化學(xué)物質(zhì)進行分類，可作為風(fēng)險監(jiān)測計劃的工具。③人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[18]（Artif icial Neural Networks）是一種學(xué)習(xí)精度較高的數(shù)據(jù)挖掘方式，目前已被成功應(yīng)用到很多領(lǐng)域。例如學(xué)習(xí)和模擬對奶酪的感官評定[15]等。這些數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡(luò)訂餐、食品包裝、食品溯源、風(fēng)險評估及聯(lián)合執(zhí)法等場景中得到應(yīng)用。

2.4 食品安全監(jiān)管

食品安全監(jiān)管以政府監(jiān)管為主導(dǎo)，行業(yè)、企業(yè)協(xié)同管理，社會和消費者共同監(jiān)督，其中，政府主要通過質(zhì)檢總局、食藥總局、農(nóng)業(yè)局、商務(wù)局、衛(wèi)計局、經(jīng)濟和信息化局等部門跟進落實，多管齊下，從而打造一個全方位監(jiān)管環(huán)境。（見圖2）。

圖2 食品安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)

3 人工智能在食品安全大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用

在工業(yè)4.0時代，重復(fù)率高且重勞力的工作被智能機器人取代的案例比比皆是。同理，在食品行業(yè)中例如監(jiān)管、配餐、開發(fā)新產(chǎn)品和檢測方面，人工智能可以利用其獨特的分析計算與自主學(xué)習(xí)能力發(fā)揮巨大的作用。人工智能在食品行業(yè)中的應(yīng)用如圖3所示。

圖3 人工智能在食品行業(yè)中的應(yīng)用

3.1 人工智能在后廚方面

智能識別AI可在食堂或餐廳后廚的廚房監(jiān)控工作人員有無按規(guī)定穿戴衣帽口罩和有無老鼠等熱血生物出現(xiàn)[11]，還可標(biāo)記出廚房內(nèi)的設(shè)施設(shè)備（清洗、消毒、保潔設(shè)施），廚房內(nèi)的工具、容器和其他設(shè)備，廚房內(nèi)的清洗水池（水池配置、標(biāo)識區(qū)分），并記錄其使用狀況。

在冷菜間的監(jiān)控條件中[12]，硬性規(guī)定：①專人專管，必須是指定的人方可進入冷菜間，非指定人進入則報警。必須在進入冷菜間前，進行二次更衣并進行消毒，衣服有RFID（Radio Frequency Identif ication）標(biāo)記監(jiān)管；②冷菜間溫度不能超過于25℃；③在日常運營過程中，需打開紫外燈進行空氣消毒。

相對于傳統(tǒng)的監(jiān)管模式，人工智能監(jiān)控模式大大降低了監(jiān)管過程人力物力的損耗，明顯提升了食品風(fēng)險預(yù)警的準(zhǔn)確率，有效降低其安全風(fēng)險的發(fā)生率。人工智能賦能于食品安全監(jiān)管，監(jiān)管水平與監(jiān)管效能大幅提高，并在行業(yè)內(nèi)、企業(yè)間樹立了相應(yīng)的威懾力，在監(jiān)督市場亂象、維護市場秩序的同時，很好地規(guī)范了企業(yè)的生產(chǎn)行為。借助于人工智能，通過實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題可及時報警，并自動留取相關(guān)證據(jù)，很大程度上節(jié)約了政府的監(jiān)管成本，提高了監(jiān)管精確度，拓展了監(jiān)管維度，為政府相關(guān)政策的決策部署提供有效數(shù)據(jù)支撐，強化了食品監(jiān)管的精細(xì)度與透明度，同時也維護了食品安全禁區(qū)的高壓線。

3.2 人工智能在智能配餐方面

人工智能配餐可針對特定人群的不同情況進行科學(xué)合理的食材搭配，根據(jù)其口味和營養(yǎng)需求定制專屬食譜，為消費者提供膳食均衡的營養(yǎng)餐[19]；由于人體健康狀況并非一成不變，所以食譜的定制需要考慮多樣化、個性化和周期性問題，而智能配餐日常為用餐者提供的食譜能解決該問題。結(jié)合人工智能發(fā)展契機，智能餐廳較傳統(tǒng)餐飲企業(yè)大大節(jié)約了人工成本，自動炒菜機可以花更少的時間成本使同一菜品的口味高度統(tǒng)一，精細(xì)化的菜品、定制化服務(wù)完全迎合當(dāng)下消費者的個性化需求，提了升消費體驗。同時，結(jié)合大數(shù)據(jù)與云服務(wù)對每位顧客的用餐信息和餐廳每天的盈利情況進行智能分析，促進餐廳的優(yōu)化升級，更好地?fù)屨疾惋嬍袌觥?/p>

3.3 人工智能在開發(fā)食品新產(chǎn)品方面

人工智能具有人類所沒有的處理龐大數(shù)據(jù)的優(yōu)點，可根據(jù)各種儀器檢測得來的數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確的分析。嘉士伯與微軟、丹麥奧胡斯大學(xué)和丹麥科技大學(xué)合作進行啤酒開發(fā)[20]，利用人工智能感應(yīng)啤酒的口味和氣味差別，從而提升在開發(fā)新品、產(chǎn)品品控和質(zhì)量檢測時的精確度，。人工智能還可定制面條，根據(jù)個人口味選擇烹飪面條的方式、軟硬度等。

3.4 人工智能在食品檢測方面

可使用一種可穿戴式設(shè)備（eButton）檢測食物[21]，這種可穿戴式相機可以連續(xù)自動記錄佩戴者面前的場景。eButton看起來像一個圓形胸徽，包含一個微型攝像頭和一個運動傳感器，它在打開后以預(yù)設(shè)的速率自動拍攝佩戴者前方視圖的圖像。對eButton傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行交叉數(shù)據(jù)集測試，其中一半數(shù)據(jù)集用于訓(xùn)練，另一半數(shù)據(jù)集用于測試，食物檢測的總準(zhǔn)確率分別為91.5%和86.4%。

云ICatador平臺[13]的機器學(xué)習(xí)技術(shù)的虛擬化核心算法，能夠以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[18]為模型，預(yù)測專業(yè)品鑒師的評價；并將近紅外光譜儀提供的測量數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)來計算感官屬性（風(fēng)味、香味、質(zhì)地等），它不需要制備任何樣品而且是無損檢測。ICatador最顯著的特點是質(zhì)量經(jīng)理可以檢查品嘗者所做的估價以及機器學(xué)習(xí)算法（人工品嘗）預(yù)測的價值，還可以將人類的評分與預(yù)測分?jǐn)?shù)進行比較，從而反饋評分，調(diào)整預(yù)測函數(shù)以糾正偏差。同時紅外光譜儀還可以檢測花生等過敏原物質(zhì)，為避免生產(chǎn)線交叉提供保障。

4 展望

以人工智能為特征的第四次工業(yè)革命將深度影響世界經(jīng)濟秩序的重建。在未來，人工智能將不再是尖端技術(shù)，而是成為隨處可見的基礎(chǔ)設(shè)施。就目前，人工智能已是一個世界性的趨勢，各國都在競相采取積極的產(chǎn)業(yè)政策加以扶持。而食品安全本就是國家一直以來的重點工作，而且在今年“兩會”期間人民大會堂的“部長通道”上，司法部部長傅政華就強調(diào)，要用四個“最嚴(yán)”，即最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)、最嚴(yán)格的監(jiān)管手段、最嚴(yán)厲的處罰和最嚴(yán)肅的問責(zé)，推動我國食品藥品監(jiān)管持續(xù)向好發(fā)展，讓人民吃得安全、用得放心。

結(jié)合人工智能發(fā)展的契機，與食品安全碰撞出蘊含無限可能的火花，一方面可加強監(jiān)督并整治食品市場亂象，削弱政府榜單里的“黑榜”力量，另一方面，順應(yīng)當(dāng)前消費市場的走向，及人民對高質(zhì)量生活的追求，保證食品的安全無害，還要讓人民吃得營養(yǎng)、健康，切實解決13億多人民最基本的民生問題，致力于國家的高質(zhì)量發(fā)展之路，讓人民有更多的獲得感與幸福感。所以，激發(fā)人工智能在食品安全領(lǐng)域的創(chuàng)新、創(chuàng)造活力，并持續(xù)發(fā)光發(fā)熱，可謂前景廣闊。