人工智能在食品安全方面的運(yùn)用探析

食品安全一直以來(lái)都是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，但與之相關(guān)聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)事件卻頻頻出現(xiàn)，這說(shuō)明當(dāng)前食品安全監(jiān)管還存在著一些問(wèn)題。食品及其相關(guān)安全的監(jiān)管是一項(xiàng)巨大而又困難的工作，再加上當(dāng)前食品安全事件頻繁發(fā)生的原因多種多樣，因此，單純依賴于傳統(tǒng)的管理方式已難以實(shí)現(xiàn)有效的管理目標(biāo)。智能監(jiān)管是以人工智能和數(shù)據(jù)挖掘?yàn)榛A(chǔ)，在傳統(tǒng)監(jiān)管基礎(chǔ)上進(jìn)行的一種創(chuàng)新。智能監(jiān)管能夠適應(yīng)日益復(fù)雜和變化的形勢(shì)，對(duì)其進(jìn)行智能監(jiān)管日益引起社會(huì)的關(guān)注。正確運(yùn)用人工智能和其他一些新技術(shù)，將有助于實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)管。發(fā)展人工智能，將其在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用，有助于提高食品安全的智能化管理水平，促進(jìn)這一領(lǐng)域的發(fā)展。本文對(duì)如何運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行初步探索，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)食品安全管理的智能化，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.概述

食品安全大數(shù)據(jù)在構(gòu)建以防控為基礎(chǔ)的食品安全體系中發(fā)揮著重要作用。在此背景下，國(guó)家出臺(tái)一系列政策來(lái)推動(dòng)食品安全大數(shù)據(jù)的建設(shè)。當(dāng)前，我國(guó)正在進(jìn)行新一輪的改革和發(fā)展，而人工智能技術(shù)則為我們帶來(lái)彎道超車的機(jī)遇。食品安全大數(shù)據(jù)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及食品工程、統(tǒng)計(jì)分析等多個(gè)學(xué)科。隨著“人-機(jī)-物”“三元”的融合，數(shù)據(jù)的生產(chǎn)與使用模式也隨之發(fā)生變化。目前的模式是，人人都是數(shù)據(jù)的創(chuàng)造者，而且都是數(shù)據(jù)的使用者。人工智能是一門致力于發(fā)展工具和運(yùn)算法則，使機(jī)器具有智能功能的技術(shù)。人工智能技術(shù)的進(jìn)步，提高對(duì)場(chǎng)景的理解，幫助更多的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型，人工智能技術(shù)已經(jīng)普及到每一個(gè)行業(yè)，并且已經(jīng)深入到生活的各個(gè)方面，讓人們的生活水平得到極大的提高。當(dāng)前，人工智能已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療圖像處理、智能家居等領(lǐng)域，并被用于食品識(shí)別、后廚監(jiān)控、感官評(píng)價(jià)等領(lǐng)域，人工智能與食品安全大數(shù)據(jù)相結(jié)合，進(jìn)一步強(qiáng)化食品安全監(jiān)管。目前，數(shù)字技術(shù)正處于飛速發(fā)展的時(shí)期，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新型信息技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，對(duì)信息技術(shù)的合理運(yùn)用，能夠有效解決食品安全問(wèn)題。利用物聯(lián)網(wǎng)追蹤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)食品原材料來(lái)源的實(shí)時(shí)追蹤，云計(jì)算為物聯(lián)網(wǎng)提供存儲(chǔ)和計(jì)算的平臺(tái)。大數(shù)據(jù)處理是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和融合，它是人工智能的基石，也是其發(fā)展的推動(dòng)力量。人工智能是一種新興的科技，它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，從而達(dá)到模仿人思考的目的，在食品工業(yè)中的作用越來(lái)越大。

2.食品安全大數(shù)據(jù)分析

2.1食品安全大數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理

有效的數(shù)據(jù)采集和科學(xué)分析，可以為長(zhǎng)久的食品安全監(jiān)控提供數(shù)據(jù)支持，通過(guò)傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及 ZigBee技術(shù)等采集特定的數(shù)據(jù)。食品安全大數(shù)據(jù)預(yù)處理指的是運(yùn)用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，具體包括數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)集約等內(nèi)容，通過(guò)剔除噪音和冗余數(shù)據(jù)，從多源數(shù)據(jù)中提取出更有價(jià)值的信息。

2.2食品安全大數(shù)據(jù)的傳輸與存儲(chǔ)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高海量數(shù)據(jù)的傳輸效率。在食品安全監(jiān)控領(lǐng)域，通過(guò)藍(lán)牙、物聯(lián)網(wǎng)及 WiFi等方式傳輸傳感器、攝像頭所產(chǎn)生的即時(shí)數(shù)據(jù)，云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)可以對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)，并進(jìn)行有效的分析，極大提高處理大批量數(shù)據(jù)的能力。與此同時(shí)，隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，某些數(shù)據(jù)得到有效壓縮，極大降低數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量，從而可以更加方便有效地管理數(shù)據(jù)。

2.3食品安全大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

常用的數(shù)據(jù)挖掘方法有三種。貝葉斯。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)被用來(lái)進(jìn)行食品詐騙的預(yù)警，對(duì)已知商品種類及進(jìn)口商品都能進(jìn)行預(yù)警，其準(zhǔn)確率高達(dá)80%以上。決策樹(shù)。該方法可以監(jiān)控食品中的化學(xué)成分，幫助將化學(xué)成分歸類，并可用作風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控規(guī)劃的手段。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種具有良好學(xué)習(xí)能力的數(shù)據(jù)挖掘模式，在許多領(lǐng)域都得到成功的應(yīng)用。比如，學(xué)習(xí)并模仿對(duì)干酪的感覺(jué)評(píng)分等等。本項(xiàng)目的研究成果將為網(wǎng)絡(luò)訂餐、食品包裝、食品溯源、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和聯(lián)合執(zhí)法等提供重要的技術(shù)支撐。

3.利用人工智能的智能檢索技術(shù)構(gòu)建

信息不對(duì)稱是導(dǎo)致食品安全事件頻繁發(fā)生的一個(gè)重要原因。食品作為一種后驗(yàn)商品，其品質(zhì)特性只能通過(guò)消費(fèi)來(lái)獲取，這就導(dǎo)致食品供應(yīng)鏈中的信息不對(duì)稱問(wèn)題。當(dāng)前，我國(guó)食品安全信息的傳播層次多、傳播途徑復(fù)雜，使社會(huì)公眾獲得有效的信息變得困難。而且，在傳統(tǒng)的食品供應(yīng)鏈中，信息傳輸?shù)姆较蚺c物流傳輸?shù)姆较蚴窍嗤模罢邔?duì)后者有依賴性，而信息傳輸系統(tǒng)屬于單向的，很難達(dá)到信息跨越傳輸?shù)哪康摹＿@樣的單向體系容易造成信息傳遞的滯后、扭曲等現(xiàn)象，使信息的非對(duì)稱性更加嚴(yán)重。

信息平臺(tái)的建立，可以促進(jìn)信息的傳遞，提高信息的透明度，從而更好的促進(jìn)食品安全的智能化監(jiān)管。人工智能檢索是一種基于自然語(yǔ)言的檢索技術(shù)，能夠通過(guò)用戶提供的自然語(yǔ)言，對(duì)用戶進(jìn)行快速分析，并制定出一套有效的檢索策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)所需要的信息的大范圍搜索。將這一項(xiàng)技術(shù)充分運(yùn)用起來(lái)，可以更快、更有效地對(duì)食品安全信息進(jìn)行采集和共享，從而讓信息平臺(tái)逐步從封閉的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)放的狀態(tài)，構(gòu)建一個(gè)全環(huán)節(jié)、全流程、全方位的信息監(jiān)管平臺(tái)，促進(jìn)我國(guó)食品安全管理水平的提高。采用人工智能技術(shù)，有利于在全產(chǎn)業(yè)鏈范圍內(nèi)，建立糧食信息監(jiān)控平臺(tái)，提高糧食信息透明度。

4.利用人工智能的智能代理技術(shù)

通過(guò)對(duì)食品采購(gòu)商選擇的智能化研究，使其成為供應(yīng)鏈的起點(diǎn)。在這一過(guò)程中，采購(gòu)過(guò)程是非常重要的，如果在這一過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤，就會(huì)影響到后面的供應(yīng)鏈，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格。要從“事后處置”向“事前預(yù)防”的轉(zhuǎn)變，把食品安全問(wèn)題扼殺在萌芽狀態(tài)。因?yàn)槭澄锏呢浖軌勖话愣急容^短，所以食物很容易腐爛。相對(duì)于其它產(chǎn)業(yè)而言，食品制造企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和時(shí)效要求更高。在采購(gòu)原材料的時(shí)候，對(duì)供應(yīng)商的選擇是非常重要的，如果選擇正確，就可以保證產(chǎn)品質(zhì)量，從而對(duì)企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展有很大幫助。

但是，在實(shí)際的采購(gòu)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：第一，采購(gòu)商與供應(yīng)商的交流不多，雙方的信息不能共享，對(duì)供應(yīng)商的認(rèn)識(shí)也僅局限于產(chǎn)品，不能全面了解他們的運(yùn)營(yíng)情況等，從而難以進(jìn)行正確的供應(yīng)商選擇。如果單純以供應(yīng)商所能給出的價(jià)格為標(biāo)準(zhǔn)，則常常會(huì)造成供應(yīng)商采夠低質(zhì)量的原材料，以求更大的利潤(rùn)。二是信息來(lái)源錯(cuò)綜復(fù)雜，很難掌握要點(diǎn)。在信息溝通方面，運(yùn)用人工智能的智能檢索技術(shù)，將主要供貨商的運(yùn)營(yíng)狀況納入信息監(jiān)控平臺(tái)，使采購(gòu)商對(duì)供應(yīng)商的供貨記錄等有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。對(duì)于信息的復(fù)雜性和多樣性，可以采用人工智能中的智能 Agent技術(shù)進(jìn)行處理。人工智能的智能代理技術(shù)能夠感知所處的環(huán)境，并采取相應(yīng)的行動(dòng)來(lái)達(dá)到目標(biāo)，該技術(shù)利用自動(dòng)獲取的領(lǐng)域模型，收集、篩選用戶的信息，積極地向用戶提供有用的信息，處理信息過(guò)多，無(wú)法掌握關(guān)鍵點(diǎn)的問(wèn)題，便于迅速選擇供貨商，不僅可以節(jié)省購(gòu)買時(shí)間，防止食物原材料的劣化，而且可以保證所購(gòu)買的原材料安全。

5.人工智能的應(yīng)用

5.1智能食品安全預(yù)警系統(tǒng)

在食品采購(gòu)?fù)瓿芍螅瑢?duì)其進(jìn)行合理的預(yù)警，能把次品剔除掉，防止其進(jìn)入生產(chǎn)工藝而引起相關(guān)事故。在目前階段，我國(guó)食品安全事件頻繁發(fā)生的主要原因有兩個(gè)：一是信息不對(duì)稱；二是預(yù)警機(jī)制的缺失。目前，我國(guó)的預(yù)警體系還不完善，極易忽略有關(guān)的不安全信息，導(dǎo)致問(wèn)題食品流入市場(chǎng)。在食品安全預(yù)警過(guò)程中，要進(jìn)行科學(xué)合理的預(yù)警，不但可以有效地減少與之相關(guān)的安全事件，還可以幫助消費(fèi)者建立起對(duì)食品安全的信任。人工智能專家系統(tǒng)是由多個(gè)專家學(xué)者在一個(gè)特定的領(lǐng)域中所積累的知識(shí)所構(gòu)成，該系統(tǒng)運(yùn)用已有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理與判斷，從而解決相關(guān)的復(fù)雜問(wèn)題。將智能專家系統(tǒng)引入到食品安全預(yù)警中，可以有效地改善食品的品質(zhì)，降低食品安全風(fēng)險(xiǎn)。

5.2智能食品安全生產(chǎn)管控

因?yàn)樯a(chǎn)環(huán)節(jié)的決策具有很強(qiáng)的主觀性，所以造成錯(cuò)誤的概率也很大。人工智能辨識(shí)是一種利用計(jì)算機(jī)來(lái)模仿人類的智力，并根據(jù)人類的思維方式來(lái)辨識(shí)事物的一種新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)可以迅速地檢測(cè)出有毒的化學(xué)物質(zhì)，并將不合格的產(chǎn)品從生產(chǎn)過(guò)程中剔除出去，避免它們流入市場(chǎng)。在人工智能決策支持技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)以 HACCP為基礎(chǔ)的智能決策支持系統(tǒng)進(jìn)行研究，從而達(dá)到生產(chǎn)安全食品的目的，拓展決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，提升其解決問(wèn)題的能力，從而對(duì)食品生產(chǎn)的過(guò)程進(jìn)行有效的控制，保證食品安全。

5.3食品安全智能物流

物流是食品生產(chǎn)、加工、消費(fèi)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)其進(jìn)行有效的管理，將有助于降低相關(guān)事故的發(fā)生。在食品安全方面，長(zhǎng)期以來(lái)，人們都十分重視食品的生產(chǎn)和加工環(huán)節(jié)，而對(duì)于食品的物流環(huán)節(jié)，人們卻沒(méi)有給予足夠的重視。“酒類增塑劑”事件的發(fā)生，直接暴露出我國(guó)物流系統(tǒng)對(duì)糧食安全保障的薄弱性。所以，要降低食品安全風(fēng)險(xiǎn)，必須從源頭上加強(qiáng)對(duì)食品物流環(huán)節(jié)的管理。其中，物流是指食物的運(yùn)輸與存儲(chǔ)，因?yàn)橐话闱闆r下，食品的保質(zhì)期相對(duì)較短，因此，在運(yùn)送和存儲(chǔ)方面，容易受到溫度和環(huán)境的影響，造成食物的腐爛。同時(shí)，在這一過(guò)程中，若將食物與其它有香味的物品混合，也容易造成串味的問(wèn)題。為了防止出現(xiàn)食物不安全問(wèn)題，首先要對(duì)食物的溫度等硬性指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，然后還要對(duì)食物進(jìn)行分類，防止食物的串味。人工智能中的模式識(shí)別技術(shù)是探索如何讓機(jī)器擁有感知的能力，而推理和程序設(shè)計(jì)是關(guān)于如何利用已有的知識(shí)和技術(shù)，使機(jī)器完成一個(gè)具體的目標(biāo)。通過(guò)使用人工智能模式識(shí)別技術(shù)，我們可以及時(shí)判斷出，食品在運(yùn)輸過(guò)程中，其周圍的溫度是否適宜，食品本身的性質(zhì)是否發(fā)生不良的改變，食品中是否出現(xiàn)混雜。運(yùn)用邏輯與程序設(shè)計(jì)方法，對(duì)物流過(guò)程中的食物特征進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，以保證食物在物流過(guò)程中的質(zhì)量與安全，同時(shí)也提升物流過(guò)程中的管理效率。

5.4 銷售環(huán)節(jié)食品安全

銷售環(huán)節(jié)是食品從生產(chǎn)者到消費(fèi)者的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，如果對(duì)這個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)督不到位，就會(huì)造成不良食品進(jìn)入市場(chǎng)，而消費(fèi)者就要為其帶來(lái)的安全隱患買單，這就使得先前對(duì)食品采購(gòu)、生產(chǎn)和物流環(huán)節(jié)的監(jiān)督變得毫無(wú)意義。加強(qiáng)對(duì)銷售環(huán)節(jié)的監(jiān)督是非常重要的，就像儲(chǔ)存環(huán)境會(huì)對(duì)食物的質(zhì)量產(chǎn)生影響，銷售環(huán)境也會(huì)對(duì)食物的質(zhì)量產(chǎn)生影響。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)良好的流通環(huán)境對(duì)保證食物的安全性有很大的影響，不佳的流通環(huán)境很容易引起食物的污染。此外，在銷售中，直接或間接地與食品相接觸的一線工作人員，他們對(duì)食物安全沒(méi)有足夠的認(rèn)識(shí)，往往會(huì)違反有關(guān)法規(guī)，從而造成食物的污染。對(duì)于銷售環(huán)境是否符合標(biāo)準(zhǔn)這一問(wèn)題，類似于物流環(huán)節(jié)，也可以使用人工智能的模式識(shí)別技術(shù)，來(lái)對(duì)食品所處的環(huán)境是否適合進(jìn)行判斷和預(yù)警，從而預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。而對(duì)于由于工作人員的操作失誤而導(dǎo)致的食品安全事故，則可以通過(guò)使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的方法來(lái)處理。機(jī)器學(xué)習(xí)僅靠數(shù)據(jù)就能提高人工智能系統(tǒng)的性能，它是 AI系統(tǒng)的一種提高方法。在此過(guò)程中，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行充分的運(yùn)用，使公司的操作流程自動(dòng)化、無(wú)人化，減少因生產(chǎn)中操作人員的錯(cuò)誤而引起的食品安全事故，確保產(chǎn)品在流通過(guò)程中的質(zhì)量。

結(jié)論

總而言之，食品供應(yīng)鏈?zhǔn)且粭l漫長(zhǎng)而又復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)鏈，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題，都有可能引發(fā)一系列的食品安全事件。由于傳統(tǒng)管制模式的弊端日益凸顯，因此，構(gòu)建智能管制是必然的。人工智能是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新興技術(shù)，將其運(yùn)用于智能食品安全監(jiān)督管理，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

作者簡(jiǎn)介：

唐嘉駿（2002.06-），男，漢族，山東泰安人，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院本科在讀；研究方向：食品相關(guān)。