原創(chuàng)： 機(jī)器之心產(chǎn)業(yè)研究 機(jī)器之能

傳統(tǒng)的食品加工行業(yè)體量大利率低，大部分食品加工企業(yè)主要靠大量的廉價勞動力實現(xiàn)微薄盈利；同時，該行業(yè)對衛(wèi)生要求極高，過多的人為因素不利于保證食品安全；并且，隨著生活水平的提高，人們對健康及個性化的食品需求越來越大。而人工智能技術(shù)的引入可以在一定程度上解決食品加工行業(yè)存在的上述問題，滿足消費者日益?zhèn)€性化的需求。

本篇核心版報告計劃聚焦食品加工行業(yè)，從食品生產(chǎn)和食品開發(fā)兩大應(yīng)用領(lǐng)域入手，簡析人工智能技術(shù)應(yīng)用的落地案例。具體應(yīng)用場景包括食品生產(chǎn)中的原材料分選、機(jī)器人加工、AI試味；食品開發(fā)中的超級食物（superfood）研發(fā)、口味個性化、風(fēng)味預(yù)測等。案例所涉及的主要人工智能技術(shù)有大數(shù)據(jù)技術(shù)、計算機(jī)視覺、機(jī)器人技術(shù)、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等。

作者 | 李泓熹、田辰

一、食品加工行業(yè)市場規(guī)模

根據(jù)市場調(diào)研公司BCC的數(shù)據(jù)報告，全球糧食加工市場在2015和2020年間，將以4.8%的復(fù)合增長率從112億美元增長至142億美元。中國方面，經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)新常態(tài)，食品產(chǎn)業(yè)也呈現(xiàn)出相應(yīng)的變化，既有新的挑戰(zhàn)，也帶來了新的機(jī)遇。根據(jù)中國報告大廳數(shù)據(jù)，中國食品行業(yè)市場規(guī)模多年來保持7%以上穩(wěn)健增長，總收入由2013年的9.2萬億元增至2017年的12.1萬億元，年均復(fù)合年增長率為7.1%。在食品加工行業(yè)方面，根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2016年，全國規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)食品制造業(yè)實現(xiàn)主營業(yè)務(wù)收入2.36萬億元，同比增長8.0%，2012至2016年復(fù)合增速達(dá)10.6%。面對日益高漲的科技發(fā)展浪潮，食品加工行業(yè)從經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本需求出發(fā),把人工智能技術(shù)作為轉(zhuǎn)型的方式，積極推進(jìn)行業(yè)的智能化升級。

二、食品加工行業(yè)所涉及的主要人工智能技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)：是指從各種各樣類型的數(shù)據(jù)中，快速獲得有價值信息的能力，包括可視化分析、挖掘算法、預(yù)測性分析、語義引擎、數(shù)據(jù)管理等。大數(shù)據(jù)技術(shù)在食品加工行業(yè)主要應(yīng)用在甄別材料、食品新口味研發(fā)等。

計算機(jī)視覺：計算機(jī)視覺運用攝影機(jī)和計算機(jī)代替人眼對目標(biāo)進(jìn)行識別，并進(jìn)一步處理成更適合人眼觀察或傳送給儀器檢測的圖像。在食品加工行業(yè)主要應(yīng)用在材料甄別、自動化加工等。

機(jī)器人技術(shù)：食品加工行業(yè)的機(jī)器人技術(shù)包括生產(chǎn)加工機(jī)器人、食物收取機(jī)器人等。機(jī)器人技術(shù)是食品加工行業(yè)向作業(yè)自動化升級的重要技術(shù)，減少行業(yè)對勞動力的需求，實現(xiàn)精細(xì)化生產(chǎn)。

機(jī)器學(xué)習(xí)：機(jī)器學(xué)習(xí)研究計算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識或技能，其在食品加工行業(yè)應(yīng)用廣泛，包括新食品研發(fā)、新口味合成等。

深度學(xué)習(xí)：深度學(xué)習(xí)是一種以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為架構(gòu)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行表征學(xué)習(xí)的算法，用非監(jiān)督式或半監(jiān)督式的特征學(xué)習(xí)和分層特征提取高效算法。在食品加工行業(yè)主要運用在食品開發(fā)領(lǐng)域。

云計算：云計算是分布式計算的一種，可以在很短的時間內(nèi)完成對數(shù)以萬計數(shù)據(jù)的處理，從而達(dá)到強大服務(wù)。云計算作為一種人工智能基礎(chǔ)設(shè)施，與其他技術(shù)相結(jié)合在食品加工行業(yè)運用廣泛。

三、人工智能技術(shù)食品加工行業(yè)的應(yīng)用分布

其他周邊場景：由于食品加工行業(yè)范圍較廣，本報告主要聚焦食品生產(chǎn)和開發(fā)案例，故并未囊括餐廳食品加工、食品加工衛(wèi)生等熱門場景中人工智能技術(shù)的應(yīng)用。

四、食品加工中人工智能落地案例簡述

TOMRA土豆分揀機(jī)：TOMRA Sorting Food公司最新的土豆分揀機(jī)－TOMRA 5A專門針對土豆加工。其運用計算機(jī)視覺等技術(shù)，通過分析土豆的圖片，辨識出變質(zhì)的土豆，實現(xiàn)分揀功能。TOMRA 5A土豆去皮控制模塊還可以24小時記錄土豆質(zhì)量數(shù)據(jù)，操作分析員可以根據(jù)收集的數(shù)據(jù)分析出土豆品質(zhì)，總結(jié)該批次土豆的尺寸分布，并且機(jī)器通過機(jī)器學(xué)習(xí)實現(xiàn)往后更精確化的分揀。

中國臺灣柔性化機(jī)器人：臺灣國立中興大學(xué)開發(fā)出一款柔性化機(jī)器人，主要運用在蔬果采摘中。由于柔性化機(jī)器人自身的柔軟性，對于一些外皮較軟嫩的蔬果，如蕃茄、草莓等能進(jìn)行一定程度的無損傷靠近、移動、摘取等動作。該款機(jī)器人用可伸縮的納米導(dǎo)電材料所制成，具有柔軟、可伸縮、可隨意變形、可感知外在環(huán)境因子、肌肉運動等性能，并能進(jìn)行自主感測。

華盛頓州立大學(xué)電子舌頭：華盛頓州立大學(xué)研發(fā)的電子舌頭(e-tongue)對食物辣味感知要比人類準(zhǔn)確得多。電子舌頭在“吃辣”過程中不會“味覺失靈”,在所有樣品中的分辨準(zhǔn)確率達(dá)到 93%，這種電子舌頭不僅會“吃”辣，還能鑒別酸、甜、苦、咸、鮮等。電子舌頭其實是一種帶有傳感器的機(jī)器臂裝置，將傳感器浸入食物或飲料，就可以實現(xiàn)對其中化學(xué)成分的分析，識別出酸甜苦辣咸鮮等味道。

巴斯夫運動營養(yǎng)成分PeptAlde：PeptAIde是巴斯夫與Nurita公司合作的成果，Nuritas運用人工智能技術(shù)從大米蛋白中識別并提取的新一代多肽——PeptAIde，是一種運動營養(yǎng)成分，含有一組獨特的植物肽，主要用于調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。該種成分可以添加在運動飲料或能量棒中，用于運動后人類生理機(jī)體的恢復(fù)，能減少炎癥的產(chǎn)生，從而能滿足廣大運動愛好者的消費需求。

可口可樂新口味可樂：可口可樂公司與人工智能公司Pandorabots合作，通過一種新型的自動販賣機(jī)對顧客口味偏好數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。這種自動販賣機(jī)允許消費者在購買可口可樂系列飲料時選擇兩種自己喜歡的口味進(jìn)行混搭，之后通過人工智能技收集分析這些數(shù)據(jù)得出最受消費者歡迎的口味組合，從而決定推出什么口味的新品可樂。

AFS風(fēng)味預(yù)測軟件Gastrograph：Analytical FlavorSystems（簡稱AFS）專注于通過人工智能探索人類味覺的潛意識感知，進(jìn)而預(yù)測未來的風(fēng)味潮流并幫助食品企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品。AFS研發(fā)的手機(jī)應(yīng)用Gastrograph可以幫助使用者分辨所品嘗食物的具體風(fēng)味和成分，并根據(jù)用戶不斷反饋的風(fēng)味品嘗數(shù)據(jù)，逐漸了解各地人群的口味偏好。在明確了不同地區(qū)口味偏好后，與其合作的食品公司可以根據(jù)AFS的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模模擬，尋找到最可能受消費者歡迎的食品配方，從而最大程度保證食品的市場歡迎度。

五、人工智能技術(shù)在食品加工行業(yè)的局限性

成本高：食品加工行業(yè)利潤相對薄弱，自主研發(fā)或外部購買人工智能技術(shù)相對于勞動密集型作業(yè)成本較高；且該行業(yè)內(nèi)缺乏財大氣粗的巨頭公司牽頭研發(fā)，整體來說智能升級成本較高。

食品安全問題：食品加工行業(yè)無論是在初加工環(huán)節(jié)還是在研制新食品領(lǐng)域?qū)πl(wèi)生及安全的要求都非常高，國內(nèi)外食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛，企業(yè)需要付出一定人力物力財力成本才能達(dá)到生產(chǎn)合格標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)不足：傳統(tǒng)行業(yè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)弱，有效的用戶數(shù)據(jù)不足，導(dǎo)致食品加工企業(yè)很難構(gòu)建精準(zhǔn)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型；同時，企業(yè)自身的客戶數(shù)據(jù)屬于商業(yè)機(jī)密，數(shù)據(jù)進(jìn)行行業(yè)公開共享不現(xiàn)實。

六、人工智能技術(shù)在食品加工行業(yè)的發(fā)展趨勢

自動化：食品加工機(jī)器人的使用推動行業(yè)從勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，逐步落實“機(jī)器換人”，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。食品加工自動化在極大提高生產(chǎn)效率的同時，也減少了安全隱患。

數(shù)字化：食品屬性如甜度、酸度、硬度等的數(shù)據(jù)化是食品加工智能化升級必經(jīng)之路。食品加工數(shù)字化有利于加速食品信息的儲存和流通，并實現(xiàn)食品加工智能模型的構(gòu)建。

經(jīng)驗復(fù)用：以食品消費者的實際需求出發(fā)，將食品加工流程歸納成為應(yīng)用模型，支持農(nóng)林牧副漁跨領(lǐng)域技術(shù)的交流共享，并支持不同領(lǐng)域根據(jù)實際需要進(jìn)行靈活的調(diào)整和配置。

* 本文為「智周」系列報告「核心版」，相應(yīng)「深度版」的推出計劃將在后續(xù)公布，敬請大家關(guān)注。針對「食品加工行業(yè)中人工智能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望」這一主題，有哪些方向或主題，你希望在報告深度版中讀到詳細(xì)的闡述與分析，歡迎留言，這將成為我們制作報告深度版的重要參考。

關(guān)于「智周」系列報告

機(jī)器之心「智周」人工智能技術(shù)應(yīng)用報告系列重點關(guān)注現(xiàn)有人工智能技術(shù)應(yīng)用較成熟且應(yīng)用潛力較大的正在進(jìn)行智慧升級的傳統(tǒng)行業(yè)及場景，逐行業(yè)、逐場景為產(chǎn)業(yè)用戶高效而不失深度地呈現(xiàn)不同人工智能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)落地現(xiàn)狀、企業(yè)案例、技術(shù)應(yīng)用趨勢等。「智周」人工智能技術(shù)應(yīng)用報告系列包含核心版及深度版兩個版本：

核心版濃縮精華分析內(nèi)容至2頁內(nèi)，覆蓋重要數(shù)據(jù)、分析結(jié)論及案例簡述，以供使用者高效系統(tǒng)地了解人工智能技術(shù)在自身所關(guān)注產(chǎn)業(yè)內(nèi)的潛在機(jī)會。

深度版在核心版的基礎(chǔ)上，包含詳盡的行業(yè)或場景痛點分析、技術(shù)解讀、落地案例詳解及資料附錄等，以供有深度研究需求的使用者進(jìn)行深入探究。

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