人工智能在食品安全智慧監管中的應用研究

王冀寧，吳雪琴，陳庭強

(南京工業大學 經濟與管理學院，南京 211816)

食品安全歷來都是國家關注的重點，然而不斷發生的相關危害事件，也反映出目前我國的食品安全管理存在一定的不足。食品及相關安全監管工作量大，任務艱巨復雜，加之目前食品安全事故頻發原因多變，依靠傳統的監管模式難以實現切實有效的監管。智慧監管是基于人工智能(artificial intelligence)、數據挖掘等新興技術對傳統監管的創新。智慧監管能適應復雜多變的形式，實施食品安全智慧監管越來越受到社會重視。合理應用人工智能等新興技術，有利于智慧監管的落實。十二屆全國人大五次會議中，國務院總理李克強指出，要“全面實施戰略性新興產業發展規劃，加快新材料、人工智能、集成電路、生物制藥、第五代移動通信等技術的研發和轉化”。“人工智能”一詞，第一次出現在政府工作報告中。發展人工智能，利用其智能檢索、智能代理、專家系統等先進技術在食品領域中的應用，有利于食品安全智慧監管的實現，能為該領域發展助力。探討人工智能在食品安全監管中的應用，對推動該領域的智慧監管，具有一定的實踐意義。

1 利用人工智能的智能檢索技術構建食品安全智慧監管信息平臺研究

食品安全事故頻發的根本原因之一是信息不對稱[1]。食品屬于后驗性物品，必須通過消費才可以獲取其質量特征[2，3]，信息不對稱問題尤其突顯，貫穿整個食品供應鏈。目前食品安全信息傳遞層級眾多，渠道復雜，公眾難以獲取有效信息[4]。且在傳統食品供應鏈中，信息傳遞的方向和物流傳遞的方向是一致的，前者依賴于后者，信息傳遞系統是單向的，難以達成信息跨越傳遞的目的。這種單向系統易導致信息傳遞存在滯后、失真現象，加劇了信息不對稱[5，6]。

信息平臺的構建有助于信息的傳遞、透明度的增強，更好地推動食品安全智慧監管[7]。人工智能的智能檢索(intelligent search)是以自然語言為基礎的檢索技術，可根據使用者提供的自然語言進行快速分析，并形成檢索策略進行所需信息的廣泛搜索[8]。充分利用人工智能此項技術，可快速高效地收集和共享食品安全信息，使信息平臺逐漸由封閉走向開放[9]，實現全環節、全流程、全方位的信息監管平臺，打破信息流通不暢的格局，促進食品安全管理模式的升級。利用人工智能技術構建信息監管平臺，增強信息透明度水平的研究貫穿整個食品供應鏈。

2 利用人工智能的智能代理技術實現食品采購供應商選擇的智慧化研究

作為供應鏈的開端，采購環節是確保食品質量安全的首道防線。采購環節的重要性不言而喻，該環節出現失誤往往會對供應鏈的后續環節產生影響，容易造成劣質食品的產生。加強對采購環節的重視，將食品安全問題由“事后處置”轉變為“事前預防”，防患未然。由于食品保質期一般較短，存在容易腐敗變質等問題。因此，與其他行業的采購環節相比，食品生產企業采購往往具有較強的時效性、安全性要求。采購原材料時，供應商的選擇至關重要，正確選擇供應商能為生產出的食品質量提供一定的保障，有利于企業的長遠發展。

然而，在實際采購過程中往往會遇到以下兩個問題：一是采購方往往缺少與供應商的溝通，兩者之間缺乏信息共享[10]，對于供應商的了解往往只限于產品本身，缺乏對其經營狀況等情況的綜合了解，很難正確選擇供應商。若僅僅依據供應商提供的價格高低來選擇原材料，往往會導致供應商為了降低價格，追逐利潤，使用劣質原材料。二是獲取的信息復雜多樣，難以把握重點。針對信息溝通問題，利用人工智能的智能檢索技術，將各大供應商的經營信息狀況匯集于信息監管平臺，采購方可以通過查看這些信息，了解相關供應商的供貨記錄、歷史業績等綜合信息。針對信息復雜多樣問題，可利用人工智能的智能代理(intelligent agent)技術來解決。人工智能的智能代理技術可感知所處環境并采取措施實現目標，該技術使用自動獲得的領域模型對使用者知識進行信息搜集、過濾，主動將對使用者有用的信息提交給他們[11]，從而解決信息過多難以把握重點的難題。有利于快速選定供應商，既節約了采購時間，避免食品原料變質，又提高了采購原料的安全性。

3 利用人工智能專家系統技術提高食品安全預警系統質量研究

食品采購結束后進行合理的預警，能夠剔除不合格原料，防止其進入生產環節，誘發相關事故。食品安全預警機制是指,在正常狀態下科學監測會造成有關事故的各類因素和其所表現出來的跡象[12]，對這些因素的發展趨勢、可能造成的相關安全事故的種類以及影響程度進行合理預測，并向有關監管部門或社會公眾披露相關情況的一套運行體系[13]。現階段我國食品安全事故頻發的根本原因由兩方面構成：一是前文所述的信息不對稱，二是預警機制缺乏，預警系統不夠完善，容易遺漏相關不安全信息，導致問題食品進入生產環節。

在食品安全預警方面，實施科學合理的預警，不僅能有效降低相關安全事故帶來的危害，而且能幫助消費者樹立對食品安全的信心。人工智能專家系統(expert system)通過將多位專家學者在某一專業領域的知識聚集起來形成[14]，該系統可以像專家一樣運用這些知識和經驗進行推理、判斷，從而解決相關復雜問題[15，16]。利用智能化知識系統中專家知識的指導，可以有效防止檢查人員遺漏相關不安全信息，從而避免不合格原料進入生產環節，危害人體健康。將人工智能專家系統應用于食品安全預警機制，能夠有效提高其質量，減少相關事故的發生[17]。

4 利用人工智能的智能識別與智能決策支持系統推動食品安全生產管控研究

原材料經過專家預警系統檢驗之后進入生產環節。隨著食品工業的發展，直接或者間接與食品接觸的化學物質不斷增多，許多食品企業為了牟利違規使用添加劑的現象屢禁不止。生產環節尚缺乏成熟的識別技術，很難有效識別對人體有害的物質，給食品安全帶來了隱患。生產決策貫穿于整個生產環節，影響食品質量水平。以農產品領域為例，農藥使用的次數多少嚴重影響農產品的質量，合理把控施加農藥的次數既能確保產量又能保證農產品質量[18]。由于生產環節決策制定主觀意識較強，由此導致失誤的可能性也較大。

人工智能的智能識別(intelligent recognition)是一項運用計算機模擬人的智能，使其能夠按照人的思維模式進行識別的先進技術[19]。該技術有利于快速辨別有害化學物質，在生產環節剔除不合格食品，防止其進入之后的流通渠道。人工智能最大的特點在于其具有積累經驗以及主動學習的能力，能進行自我決策[20]。依托人工智能決策支持技術，探討建立在HACCP基礎之上的能夠實現生產安全食品目的的智能決策支持系統(intelligent decision support system)[21]，可擴大決策支持系統的應用范圍，提高解決問題的能力，對食品生產的過程實施有效控制，保障食品安全。

5 利用人工智能模式識別、推理與規劃技術智慧追蹤物流環節食品性狀研究

物流環節是食品從最初的生產加工到最終的被消費過程中的重要一環，對物流環節進行有效治理有利于減少相關事故的發生。就食品安全問題而言，生產加工過程是我國長久以來的關注重點，對食品物流的關注則相對較少。“白酒塑化劑”事件直接凸顯了食品物流在保障食品安全方面的薄弱性[22]。因此，若想將食品安全的風險降至最低，有必要加強對食品物流環節的治理。

物流環節主要涉及食品的運輸和儲存。由于食品的保質期在正常情況下相對較短，在運輸以及倉儲過程中易受溫度、環境的影響，導致腐敗變質。同時，在此過程中，如果食品同其他氣味的商品混雜，還易引起串味問題。為避免產生食用風險，首先需對溫度等硬性指標嚴格控制，其次還需要嚴格食品分類，避免食品串味。人工智能的模式識別(pattern recognition)技術側重于探討怎樣使機器具有感知能力，推理和規劃(reasoning and planning)主要研究如何使機器利用已有的知識和技術完成給定的目標任務[23,24]。通過人工智能模式識別技術的運用，可以及時了解食品在物流過程中所處的環境溫度是否適宜，食品本身性狀是否產生了不利變化，是否存在食品混雜現象。利用推理和規劃技術對物流環節食品性狀進行及時追蹤，確保物流環節食品質量安全，提高物流環節的管理效率[24]。

6 利用人工智能機器學習技術減少操作失誤，確保銷售環節食品質量研究

銷售環節是食品從生產者流向消費者的最終環節，對該環節的監管不力會導致劣質食品直接流入市場，消費者將承擔由此導致的事故風險，這樣就使之前對食品采購、生產、物流環節的監管失去了意義。增強對銷售環節監管力度的重要性可見一斑。與物流環節食品品質受倉儲環境影響一樣，銷售環境亦是如此。一般而言，良好的銷售環境是確保食品安全的重要條件，銷售環境惡劣易造成食品感染[25]。

除此之外，直接或者間接與食品接觸的銷售企業的一線員工，由于自身食品安全意識的淡薄等原因，往往會違規操作，是造成食品污染的元兇[26]。針對銷售環境是否達標問題，與物流環節相似，可以利用人工智能的模式識別技術，對食品所處環境是否適宜做出判斷預警，防止發生危害。針對因為一線員工失誤造成的食品安全問題，可利用人工智能機器學習(machine learning)來解決。機器學習可以僅依靠數據來增強AI系統的性能，是AI系統的提升方式[27]，充分利用該技術可實現銷售企業操作程序的自動化、無人化，減少因一線操作員失誤導致的食品危害事件的產生，確保銷售環節食品質量[28]。

7 結束語

食品供應鏈長且復雜，任一環節的失誤都可能會導致相關事故的發生。隨著傳統監管模式缺陷不斷暴露，發展智慧監管勢在必行。人工智能作為近些年的熱門技術，研究其在食品安全智慧監管中的應用，具有較大的實踐意義。針對信息不對稱問題，探討利用人工智能的智能檢索技術構建智慧監管信息平臺。圍繞采購、生產、物流、銷售等環節出現的供應商選擇困難，原材料質量預警系統不完善，生產管控技術不到位，倉儲以及銷售環境適宜度監測難，自動化操作系統缺失等問題，利用人工智能的智能代理、專家系統、智能決策、模式識別、機器學習等技術，探討其在食品供應鏈各個環節的應用，以期依托人工智能技術實現食品安全智慧監管，提高管理效率。