人工智能计算机技术在食品工业中的应用研究

裴 昊

（平顶山工业职业技术学院，河南平顶山 467001）

食品是人类生存不可或缺的物质基础，随着人们物质生活水平的提高，人们对食品的要求也随之提高，传统的食品工业不仅生产效率低，且创新度不足，难以满足人们的需求。近年来，科学技术发展迅猛，人工智能技术、大数据、云计算等技术的发展都为食品工业带来了新的发展机遇，推动了食品加工自动化、智能化的发展，有效提高了食品生产加工的效率，降低了人工失误率带来的食品安全隐患，提高了资源利用率和食品行业利润。因此，探索将人工智能计算机技术应用于食品工业之中，也是当前食品工业的研究重点。

1 人工智能技术概述

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是计算机科学领域中的一个分支学科。人工智能的工作原理是通过计算机技术去分析人类智能本质，并根据分析结果生产与人类智能相似的智能机器，以此替代一些简单的人类工作[1]。借助于计算机技术，人工智能对环境的适应程度、工作的灵活度等都远远高于人类。根据人工智能机器的智能程度高低，可以将人工智能分为弱人工智能、强人工智能以及通用人工智能[2]。

2 当前食品加工行业发展面临的困境

2.1 加工技术落后，生产加工效率不高

食品原材料对食品加工行业的发展至关重要。然而目前，我国部分地区无论是原材料生产技术还是食品加工技术，都相对落后，难以充分发挥出资源优势[3]。这些地区的食品生产加工部门主要依靠于传统的人工加工，且食品加工行业人员素质普遍不高，对操作规范掌握不够，在操作过程中既会因为技术不娴熟而大大降低生产效率，也会因为操作不规范出现失误，影响食品安全。

2.2 质量监管不力，食品安全意识淡薄

近年来，食品安全问题频繁被爆出，极大地影响了消费者的身体健康。①与发达国家相比，我国食品加工行业的质量安全与检测建设相对滞后，特别是对于食品生产链全程安全追溯链的构建缺乏明确规定，部分企业更是无视内部食品安全监管系统，大大增加了食品安全隐患。②部分企业虽然已建立有相关的食品安全监测系统，但系统与技术落后，人工也难以及时觉察到一些细小的食品安全隐患，增加了食品安全问题出现的概率，不利于食品加工企业的发展。

2.3 创新能力不足，缺乏核心竞争力

在行业发展中，要想在激烈的竞争中发展强大，则需要不断创新生产加工技术，通过各种途径增加食品价值，提升企业创造力。对于食品加工技术的创新，中小企业无论是资金方面还是技术方面，都难以支撑企业探索技术创新[4]。因此，大量中小型食品企业都不再致力于技术创新研发，只跟随大企业的步伐，进行简单的产品复制，造成食品加工行业同质化现象严重，缺乏新的产品。

3 人工智能技术在食品行业中的应用研究

随着人工智能技术逐渐成熟，将人工智能技术运用于食品工业领域，能打破一些传统的食品加工局限，推动食品工业发展。

3.1 在食品加工行业的应用

3.1.1 社会饮食口味监测

随着人们生活水平的提高，人们对食物的要求已经不再局限于吃得饱，而是对食品的口味、营养等附加值有了更高的要求，传统的食品加工难以满足这些要求。面对人们各式各样的口味需求，食品加工企业想要以满足消费者需求为生产目标，就离不开对目标人群饮食口味的调查与分析。将人工智能技术应用于食品加工行业，可以加大对消费者饮食口味的收集与分析。如图1 所示，有学者构建了包含381 种食材和1 021 种风味化合物的风味网络图，其中图中每个点代表一种食材，颜色代表食材种类，而点的面积代表该食材在食谱中出现的频率，点的面积越大，该食材在食谱中出现的次数就越多；而点与点之间的连线则表示它们有共享化合物，连线的粗细则表示共享成分的数量多少[5]。该节点图利用网络数据直观显示了食材搭配结果，为食品加工业的饮食创新搭配提供了新的参考思路。根据人工智能对目标人群饮食风味监测结果分析，结合食品营养，可以科学合理地进行食品创新。

图1 风味网络示意图

3.1.2 食品加工分类应用

食品加工流程中，面对多样化的食品原材料，分拣与分类任务量大大增加，仅依靠于人工服务，效率将会大大下降。随着人工智能技术的发展，一些智能技术能够与相机、激光等技术结合，依托光学传感技术，替代人工服务，实现对原材自动化分拣，有效提高原材料分类效率，降低分类出错率，减少浪费。例如，研究人员根据水果与蔬菜的表面及内部其他特征，设计了不同的系统，TOMRA 就是其中一个，该系统能以高效的方式完成分拣，且精准度高达90%以上[6]。将人工智能技术应用于食品加工分类中，有效节约了人力成本，提高了食品工业的利润。充分发挥人工智能的优势，对收集到的目标人群的口味分析，发挥人工智能的科学分析作用，对各地区人群进行分类，评估出不同地区的口味倾向，制定专业菜单，丰富食品种类。

3.1.3 食品包装分类应用

食品包装工作作为一项技术性不强的工作，可以充分发挥人工智能技术的优势，依托计算机技术设置专业的系统运行程序，对已经加工好的食品进行包装分拣，并能自动识别出残次品，实现流程机械化、自动化，提高生产效率。

3.2 在食品监测行业的应用

保障食品质量，降低食品工业中的安全隐患，是当前食品工业需重视的问题。计算机智能技术的应用，能有效强化对食品质量安全的监测，保障食品营养及食品安全。

3.2.1 质量管理控制应用

（1）人工智能技术可以模仿人的视觉感知功能、识别功能。人工智能技术通过与摄像机相连接，可以代替人的视觉，而控制摄像机的系统则相当于人的大脑系统，将该系统安装在食品加工各环节内，对各流程进行图像收集，然后通过计算机技术对所收集到的信息进行分析，能够及时发现食品加工过程中的问题，提高问题监测精准度，降低食品加工的隐患[7]。

（2）可以探索将人工智能技术运用于食品质量检测环节。不同的食品由于食品加工原材料、生产技艺等不同，其评价标准也各不相同。人工智能技术的运用能根据食品质量安全监控标准，结合食品制作工艺，制定不同的监测标准，将其运用于食品生产企业的内部检测系统中，在食品外流前增加一重质量保障，为企业内部食品安全管理部门和人员决策提供参考依据。

3.2.2 质量监测追踪应用

食品物流是现代食品工业中的一项重要程序，从食品加工原材料到食品加工再到食品运输销售，各环节都离不开食品物流的协调。食品物流过程中也可能出现多种安全隐患，依托人工智能技术构建质量监测追踪系统，对食品原材料以及产品统一实行信息化管理，对整个物流过程进行全程跟踪和追溯，在任何环节出现问题时，都能够通过食品物流管理系统及时查到问题所在，及时对其采取措施[8]。

4 展望

新的食品的诞生既离不开企业创造力，也离不开技术的支持。人们的需求不断变化，对于食品的口味也在持续发展变化。未来，食品工业的发展创新探索可以以人的需求为研究出发点，提供个性化智能分析服务。消费者可以将自己的个人喜好、需求输入智能分析服务系统内，智能系统会自动推荐出适合消费者的食品。总之，人工智能技术的发展为食品工业提供了技术支持，充分发挥计算机人工智能技术，能有效推动食品工业发展，保障消费者安全。