人工智能計算機技術在食品工業中的應用研究

裴 昊

（平頂山工業職業技術學院，河南平頂山 467001）

食品是人類生存不可或缺的物質基礎，隨著人們物質生活水平的提高，人們對食品的要求也隨之提高，傳統的食品工業不僅生產效率低，且創新度不足，難以滿足人們的需求。近年來，科學技術發展迅猛，人工智能技術、大數據、云計算等技術的發展都為食品工業帶來了新的發展機遇，推動了食品加工自動化、智能化的發展，有效提高了食品生產加工的效率，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利潤。因此，探索將人工智能計算機技術應用于食品工業之中，也是當前食品工業的研究重點。

1 人工智能技術概述

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是計算機科學領域中的一個分支學科。人工智能的工作原理是通過計算機技術去分析人類智能本質，并根據分析結果生產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，人工智能對環境的適應程度、工作的靈活度等都遠遠高于人類。根據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 當前食品加工行業發展面臨的困境

2.1 加工技術落后，生產加工效率不高

食品原材料對食品加工行業的發展至關重要。然而目前，我國部分地區無論是原材料生產技術還是食品加工技術，都相對落后，難以充分發揮出資源優勢[3]。這些地區的食品生產加工部門主要依靠于傳統的人工加工，且食品加工行業人員素質普遍不高，對操作規范掌握不夠，在操作過程中既會因為技術不嫻熟而大大降低生產效率，也會因為操作不規范出現失誤，影響食品安全。

2.2 質量監管不力，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與發達國家相比，我國食品加工行業的質量安全與檢測建設相對滯后，特別是對于食品生產鏈全程安全追溯鏈的構建缺乏明確規定，部分企業更是無視內部食品安全監管系統，大大增加了食品安全隱患。②部分企業雖然已建立有相關的食品安全監測系統，但系統與技術落后，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的概率，不利于食品加工企業的發展。

2.3 創新能力不足，缺乏核心競爭力

在行業發展中，要想在激烈的競爭中發展強大，則需要不斷創新生產加工技術，通過各種途徑增加食品價值，提升企業創造力。對于食品加工技術的創新，中小企業無論是資金方面還是技術方面，都難以支撐企業探索技術創新[4]。因此，大量中小型食品企業都不再致力于技術創新研發，只跟隨大企業的步伐，進行簡單的產品復制，造成食品加工行業同質化現象嚴重，缺乏新的產品。

3 人工智能技術在食品行業中的應用研究

隨著人工智能技術逐漸成熟，將人工智能技術運用于食品工業領域，能打破一些傳統的食品加工局限，推動食品工業發展。

3.1 在食品加工行業的應用

3.1.1 社會飲食口味監測

隨著人們生活水平的提高，人們對食物的要求已經不再局限于吃得飽，而是對食品的口味、營養等附加值有了更高的要求，傳統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，食品加工企業想要以滿足消費者需求為生產目標，就離不開對目標人群飲食口味的調查與分析。將人工智能技術應用于食品加工行業，可以加大對消費者飲食口味的收集與分析。如圖1 所示，有學者構建了包含381 種食材和1 021 種風味化合物的風味網絡圖，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的頻率，點的面積越大，該食材在食譜中出現的次數就越多；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量多少[5]。該節點圖利用網絡數據直觀顯示了食材搭配結果，為食品加工業的飲食創新搭配提供了新的參考思路。根據人工智能對目標人群飲食風味監測結果分析，結合食品營養，可以科學合理地進行食品創新。

圖1 風味網絡示意圖

3.1.2 食品加工分類應用

食品加工流程中，面對多樣化的食品原材料，分揀與分類任務量大大增加，僅依靠于人工服務，效率將會大大下降。隨著人工智能技術的發展，一些智能技術能夠與相機、激光等技術結合，依托光學傳感技術，替代人工服務，實現對原材自動化分揀，有效提高原材料分類效率，降低分類出錯率，減少浪費。例如，研究人員根據水果與蔬菜的表面及內部其他特征，設計了不同的系統，TOMRA 就是其中一個，該系統能以高效的方式完成分揀，且精準度高達90%以上[6]。將人工智能技術應用于食品加工分類中，有效節約了人力成本，提高了食品工業的利潤。充分發揮人工智能的優勢，對收集到的目標人群的口味分析，發揮人工智能的科學分析作用，對各地區人群進行分類，評估出不同地區的口味傾向，制定專業菜單，豐富食品種類。

3.1.3 食品包裝分類應用

食品包裝工作作為一項技術性不強的工作，可以充分發揮人工智能技術的優勢，依托計算機技術設置專業的系統運行程序，對已經加工好的食品進行包裝分揀，并能自動識別出殘次品，實現流程機械化、自動化，提高生產效率。

3.2 在食品監測行業的應用

保障食品質量，降低食品工業中的安全隱患，是當前食品工業需重視的問題。計算機智能技術的應用，能有效強化對食品質量安全的監測，保障食品營養及食品安全。

3.2.1 質量管理控制應用

（1）人工智能技術可以模仿人的視覺感知功能、識別功能。人工智能技術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則相當于人的大腦系統，將該系統安裝在食品加工各環節內，對各流程進行圖像收集，然后通過計算機技術對所收集到的信息進行分析，能夠及時發現食品加工過程中的問題，提高問題監測精準度，降低食品加工的隱患[7]。

（2）可以探索將人工智能技術運用于食品質量檢測環節。不同的食品由于食品加工原材料、生產技藝等不同，其評價標準也各不相同。人工智能技術的運用能根據食品質量安全監控標準，結合食品制作工藝，制定不同的監測標準，將其運用于食品生產企業的內部檢測系統中，在食品外流前增加一重質量保障，為企業內部食品安全管理部門和人員決策提供參考依據。

3.2.2 質量監測追蹤應用

食品物流是現代食品工業中的一項重要程序，從食品加工原材料到食品加工再到食品運輸銷售，各環節都離不開食品物流的協調。食品物流過程中也可能出現多種安全隱患，依托人工智能技術構建質量監測追蹤系統，對食品原材料以及產品統一實行信息化管理，對整個物流過程進行全程跟蹤和追溯，在任何環節出現問題時，都能夠通過食品物流管理系統及時查到問題所在，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創造力，也離不開技術的支持。人們的需求不斷變化，對于食品的口味也在持續發展變化。未來，食品工業的發展創新探索可以以人的需求為研究出發點，提供個性化智能分析服務。消費者可以將自己的個人喜好、需求輸入智能分析服務系統內，智能系統會自動推薦出適合消費者的食品。總之，人工智能技術的發展為食品工業提供了技術支持，充分發揮計算機人工智能技術，能有效推動食品工業發展，保障消費者安全。