劉秉軍

虛擬模型優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

到本世紀(jì)末，地球人口將增加45%，而可耕種的土地面積將減少20%。而且，可耕種土地的利用效率可能并不高。由于種植方法不當(dāng)，全世界有約一半的農(nóng)民在收割農(nóng)作物后都會(huì)面臨一定的損失。隨著全球食品需求量的不斷增加，目前的耕種模式必須加以改進(jìn)。

以咖啡為例，它來自于咖啡農(nóng)場主辛勤的耕耘。由于最新的信息科技還沒有滲透到一些國家的農(nóng)場，咖啡農(nóng)場主與農(nóng)村合作社或其他農(nóng)場主交換信息十分不便。如果農(nóng)場主為了擴(kuò)大生產(chǎn)，想去銀行貸款，要經(jīng)過很長的周期，以及復(fù)雜的審批手續(xù)。

為全球各地的農(nóng)場打造虛擬模型，能夠幫助傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)應(yīng)對信息化挑戰(zhàn)。這種新技術(shù)能夠?qū)⑥r(nóng)場的相關(guān)數(shù)據(jù)共享，讓各個(gè)參與方分享想法、研究成果和材料，交流全球農(nóng)場生產(chǎn)管理和農(nóng)作物生長的相關(guān)數(shù)據(jù)，并與食品供應(yīng)鏈聯(lián)結(jié)。

美國和加拿大的研究人員通過對農(nóng)場進(jìn)行全方位的數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建出試驗(yàn)型農(nóng)業(yè)決策平臺(tái)，它相當(dāng)于一個(gè)虛擬模型——對農(nóng)場進(jìn)行數(shù)字化復(fù)制，360度全方位呈現(xiàn)出來。在融合高精度的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進(jìn)行全方位的深度計(jì)算和分析后，這個(gè)決策平臺(tái)可以在10平方米的精度上預(yù)測農(nóng)業(yè)收成（即每10平方米的產(chǎn)出量），并對農(nóng)作物進(jìn)行健康管理。

這種新技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了跨越國界的合作。有美國企業(yè)正在協(xié)助肯尼亞研發(fā)相關(guān)技術(shù)，利用水資源傳感器探明地下水分布的數(shù)據(jù)，利用大氣壓傳感器結(jié)合衛(wèi)星圖像提供氣象數(shù)據(jù)，為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)場建立虛擬模型。這不僅可以幫助農(nóng)民預(yù)測土壤濕度，進(jìn)行灌溉管理，預(yù)防干旱災(zāi)害，還可以幫助肯尼亞政府更好地做出農(nóng)業(yè)援助決策，幫助食品供應(yīng)商預(yù)測農(nóng)業(yè)收成，讓衛(wèi)生部門盡早進(jìn)行病蟲害防治。

更進(jìn)一步，虛擬模型還可以與農(nóng)業(yè)創(chuàng)業(yè)公司合作，分析當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物的供應(yīng)與需求規(guī)律，讓整條農(nóng)業(yè)價(jià)值鏈中的各方隨時(shí)追蹤、獲取和共享數(shù)據(jù)。由此，發(fā)展前景好的農(nóng)場可以很快從銀行獲得貸款或其他金融服務(wù)。

值得一提的是，除了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可以有效利用虛擬模型技術(shù)，其他行業(yè)也可以構(gòu)建本領(lǐng)域的虛擬模型，從而實(shí)現(xiàn)更加高效的數(shù)字化管理。

美食自拍可檢測安全

微生物與人類一直共存，無處不在，其中有些對人體無害，有些則不然。要辨別它們，進(jìn)而利用它們?yōu)槿祟惙?wù)，必須先了解它們與人類健康的關(guān)系。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年因誤食遭有害微生物污染的食品而生病的人多達(dá)6億。

目前，專業(yè)的食品檢測還需要特別復(fù)雜的流程和步驟，傳統(tǒng)測試要花費(fèi)數(shù)天時(shí)間?？蒲腥藛T正在研究新的更有效的方法來進(jìn)行食品檢測，希望可以幫助人們更加迅速清晰地了解食品中是否含有病原體。

利用DNA和RNA測序技術(shù)，研究人員能夠掌握食品在生產(chǎn)地和運(yùn)輸途中的微生物狀況，并探測微生物群中出現(xiàn)的異常情況，例如某香腸樣本中突然出現(xiàn)一種意料之外的致病細(xì)菌，或者微生物群的整體構(gòu)成發(fā)生了變化，等等。研究人員可以隨時(shí)利用基因技術(shù)在食品的生產(chǎn)和流通環(huán)節(jié)研究其微生物群的構(gòu)成，再根據(jù)龐大的參考數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，分析食品中是否存在對人類有害的微生物。

各國科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)建立了超過500TB的食品微生物群參考數(shù)據(jù)庫，包含過去20年里人類發(fā)現(xiàn)的所有微生物的基因數(shù)據(jù)。借助龐大的數(shù)據(jù)庫，人們可以有效區(qū)分有害與無害微生物。另外，科學(xué)家還開發(fā)出了專門輔助微生物研究的云服務(wù)，可以有效開放給各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家，方便進(jìn)行合作研究。

以上所說的是在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行食品微生物測試的新技術(shù)，雖然有龐大的數(shù)據(jù)庫作支撐，但這種測試成本高、效率低，一般要48小時(shí)才能出結(jié)果。而人們需要隨時(shí)保護(hù)自己不受食品中的有害微生物的侵害。于是，便攜式微生物傳感器應(yīng)運(yùn)而生，它能大幅加快食品微生物檢測的速度，將檢測時(shí)間從數(shù)十小時(shí)縮短到幾秒鐘。

這樣一來，不僅消費(fèi)者可以隨時(shí)隨地檢測自己面前的食品是不是衛(wèi)生，而且食品生產(chǎn)和供應(yīng)鏈上的任何參與者，都能隨時(shí)檢測食品中是否存在有害微生物，從而杜絕大規(guī)模食品污染事件。

除了微生物檢測，光譜檢測也是保障食品安全的有效方法。

所有物質(zhì)都有其獨(dú)特的光學(xué)圖案，借助光譜儀可以明確物質(zhì)的構(gòu)成。傳統(tǒng)的光譜儀龐大且昂貴，日常生活中難以應(yīng)用。美國研究機(jī)構(gòu)開發(fā)出一款功能強(qiáng)大、小巧便攜的光學(xué)分析儀，它可以與手機(jī)攝像頭配合使用。通過給手機(jī)加裝特定的AI軟件，人們能夠迅速明確食品的成分。就餐前用手機(jī)拍攝美食，可能不再是為了曬圖分享，而是通過手機(jī)中的AI軟件配合光學(xué)分析儀，檢測食品的成分。

因?yàn)槟芘c手機(jī)AI相結(jié)合，光學(xué)分析儀的應(yīng)用場景將不斷拓展，不僅能夠分析食品的構(gòu)成，還能識(shí)別出假冒的名牌食品。全世界每年因假冒商品造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6000多億美元，其中也包括食品。每種特定品牌的食品都有其獨(dú)特的“物理指紋”，光學(xué)分析儀能夠識(shí)別出這些特征，結(jié)合AI軟件，可以在食品供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)驗(yàn)證其真?zhèn)巍?/p>

綜上所述，微生物檢測技術(shù)和光譜檢測技術(shù)的發(fā)展，能夠更加有效地保障食品安全。試想一下，全世界的農(nóng)民、食品加工商、零售商以及消費(fèi)者，都能夠不費(fèi)吹灰之力地確定某種食品是真品還是冒牌貨，其營養(yǎng)成分如何，其中是否存在有害微生物。食品檢測不再需要幾天時(shí)間，而是在幾秒鐘內(nèi)即可完成。人們不僅能吃到真材實(shí)料，而且病從口入的概率也大大降低。

綜合運(yùn)用新技術(shù)減少食品浪費(fèi)

利用大量新技術(shù)，人們將能夠消除食品供應(yīng)鏈中許多不為人知的浪費(fèi)現(xiàn)象。

以大家都非常熟悉的橙子為例，因?yàn)楣?yīng)鏈中的一些問題，每年全球有超過1500億個(gè)橙子在還沒有放到餐桌上之前就腐爛了。被浪費(fèi)的不僅僅是橙子，還有為了生產(chǎn)這些橙子所投入的人力、資金，以及土地、能源、水等寶貴的資源。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年全球有三分之一的食品，包括近一半的水果、蔬菜被浪費(fèi)，其中絕大部分損耗發(fā)生在運(yùn)輸、包裝、儲(chǔ)存、分銷、零售等環(huán)節(jié)。導(dǎo)致浪費(fèi)的一部分原因是人們沒有很好的辦法追蹤探查食品腐爛的情況，還有一部分原因是食品供應(yīng)鏈中的信息不透明，信息響應(yīng)也不積極。許多農(nóng)民在決定種多少、收多少時(shí)，往往只能憑猜測行事。商販們也只能根據(jù)不完整的信息預(yù)測顧客需求和購買行為。

研究人員利用互聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)和AI技術(shù)，把食品供應(yīng)鏈中的相關(guān)方聯(lián)系在一起，共享幾百萬種食品的信息，對食品供應(yīng)鏈進(jìn)行全面的優(yōu)化，讓溫度、濕度、運(yùn)輸工具、儲(chǔ)存地點(diǎn)等重要信息能夠被及時(shí)監(jiān)測到。這樣一來，食品損耗可以大幅減少，最終擺上人們餐桌的食品也更加新鮮。

具體來說，區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)記錄整條食品供應(yīng)鏈中從種植到市場預(yù)測再到供給的各種數(shù)據(jù);物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠采集食品的重要信息，包括新鮮度、是否受到污染以及可能的售價(jià);AI技術(shù)能夠把整個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并預(yù)測消費(fèi)者的需求。在這一系列技術(shù)的共同運(yùn)用下，大量食品可以做到按需供應(yīng)、隨時(shí)保鮮和合理定價(jià)，從而將浪費(fèi)減到最低。

編輯：姚志剛 winter-yao@163.com