《人工智能在食品生產(chǎn)方面的應(yīng)用研究綜述論文》4700字

人工智能在食品生產(chǎn)方面的應(yīng)用研究綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u293281引言 178872人工智能技術(shù)概述 2168903人工智能技術(shù)在食品生產(chǎn)方面的應(yīng)用 2162423.1人工智能技術(shù)在食品生產(chǎn)檢測(cè)、監(jiān)管上的應(yīng)用 2138403.2人工智能技術(shù)在食品生產(chǎn)智慧管理中的應(yīng)用 3228663.3人工智能技術(shù)在食品生產(chǎn)溯源方面的應(yīng)用 475984總結(jié) 415333參考文獻(xiàn) 5摘要：網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展給各個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一個(gè)契機(jī)，促進(jìn)食品加工的自動(dòng)化和智能化發(fā)展，可以有效的避免食品安全的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前，我國(guó)的食品產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展，作為國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，食品產(chǎn)業(yè)關(guān)系到整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。由于人民的生活水平越來(lái)越高，對(duì)食物品質(zhì)的要求也越來(lái)越高，因此，必須加強(qiáng)對(duì)食物品質(zhì)的監(jiān)督。食品安全管理在食品生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位，必須加強(qiáng)對(duì)食品質(zhì)量和安全的監(jiān)管，以確保廣大消費(fèi)者的身體和財(cái)產(chǎn)。食品加工技術(shù)落后，加工效率低下，質(zhì)量監(jiān)管不力，食品安全意識(shí)淡薄，創(chuàng)新能力不足，核心競(jìng)爭(zhēng)能力不足是當(dāng)前該行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。本文基于人工智能技術(shù)，對(duì)食品生產(chǎn)中的人工智能技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的探究，提出了實(shí)施人工智能監(jiān)控社會(huì)飲食口味、促進(jìn)食品生產(chǎn)加工和包裝、建立食品質(zhì)量監(jiān)控和跟蹤系統(tǒng)等方面的內(nèi)容，以期達(dá)到提高食品生產(chǎn)效率、降低食品安全隱患、促進(jìn)食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目的。關(guān)鍵詞：人工智能；計(jì)算機(jī)技術(shù)；食品生產(chǎn)1引言食物是人類賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，對(duì)食物的要求也越來(lái)越高。隨著科技的飛速發(fā)展，人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的飛速發(fā)展，為我國(guó)的食品行業(yè)提供了新的發(fā)展機(jī)會(huì)。我國(guó)的食品生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品質(zhì)量控制、產(chǎn)品同質(zhì)化、生產(chǎn)成本居高不下等方面，已成為制約我國(guó)食品安全和人民健康的重要因素。為了促進(jìn)我國(guó)食品加工的自動(dòng)化、智能化，有效地提升了生產(chǎn)加工的效率，減少了因人為錯(cuò)誤而造成的食品安全風(fēng)險(xiǎn)，從而使食品的資源利用率和企業(yè)的利潤(rùn)得到了明顯的提升。所以，如何在食品行業(yè)中運(yùn)用人工智能技術(shù)，成為當(dāng)前食品行業(yè)的一個(gè)重要課題。2人工智能技術(shù)概述人工智能（Arti?cialIntelligence，AI）是一個(gè)屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)的分支學(xué)科。人工智能就是利用電腦技術(shù)，對(duì)人類的智能進(jìn)行分析，然后制造出類似于人類的智能，從而取代人類的工作。在電腦技術(shù)的幫助下，人工智能對(duì)事物的適應(yīng)性、工作效率、精確度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人類。它可以根據(jù)人們的需求來(lái)調(diào)整和控制自己的行為，從而方便人們對(duì)其的操控。人工智能是當(dāng)前最受關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)域，但是因?yàn)楦鞣N原因，它并沒有被廣泛地運(yùn)用和推廣，目前我國(guó)對(duì)人工智能還處于試行階段。3人工智能技術(shù)在食品生產(chǎn)方面的應(yīng)用3.1人工智能技術(shù)在食品生產(chǎn)檢測(cè)、監(jiān)管上的應(yīng)用目前，國(guó)外學(xué)者對(duì)智能機(jī)器視覺、智能傳感器、專家系統(tǒng)等智能技術(shù)在食品檢測(cè)、評(píng)價(jià)和監(jiān)管方面的具體作用和作用進(jìn)行了深入的探討。具體而言，ElakkiyaN.對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)定的分類體系進(jìn)行了深入的探討，提出了一種以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)體系，并運(yùn)用人工智能對(duì)其評(píng)分體系進(jìn)行了優(yōu)化，使產(chǎn)品的品質(zhì)檢驗(yàn)更加精確[1]，本系統(tǒng)的研制，既可以減少食品品質(zhì)檢驗(yàn)的成本，又可以大大提高檢驗(yàn)的效果。NicolottiL.等開發(fā)了一種基于感官組學(xué)的新型專家系統(tǒng)，能夠在一定的時(shí)間內(nèi)，對(duì)特定食品的主要香味成分進(jìn)行快速檢測(cè)[2]，這種方法可以輕松的識(shí)別食物中的重要?dú)馕丁ymenG.針對(duì)日常生活中缺少便捷、高效的食品品質(zhì)檢驗(yàn)手段，研制了一種以人工智能為基礎(chǔ)的食品品質(zhì)測(cè)試系統(tǒng)，它的基本原理是通過(guò)AI的深度學(xué)習(xí)模式，對(duì)食物的聲振進(jìn)行分析，以證實(shí)優(yōu)質(zhì)食物中沒有任何添加劑和其它有機(jī)物質(zhì)[3]?？梢钥吹?，在食品檢測(cè)、評(píng)價(jià)等方面，國(guó)外已經(jīng)取得了許多新的、開拓性的成果。我國(guó)目前在食品生產(chǎn)中使用最多的是機(jī)器視覺、射頻識(shí)別、智能傳感器等人工智能技術(shù)。機(jī)器視覺技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品物流監(jiān)控，后廚監(jiān)控，食品外觀尺寸、顏色、表面缺陷的檢測(cè)。劉晶璟認(rèn)為，通過(guò)將人工智能技術(shù)與可視化視頻技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)食品安全的智能化監(jiān)控，將會(huì)使食品安全的整體質(zhì)量和質(zhì)量得到提升[4]。竇瑞華提出了利用電腦視覺技術(shù)建立食品生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)的物流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[5]。張淳等主要闡述了計(jì)算機(jī)視覺在食品生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、食品安全工程、食品檢測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用[6]。在食品生產(chǎn)、物流、倉(cāng)儲(chǔ)等領(lǐng)域，應(yīng)用于食品質(zhì)量和安全監(jiān)測(cè)。在具體的研究中，吳梟锜等主要介紹了免疫、基因、微陣列等生物傳感器在食品致病微生物的檢測(cè)中的作用和應(yīng)用[7]。郭培源等主要介紹了人工氣味與人造味道的檢測(cè)技術(shù)在食品檢驗(yàn)中的應(yīng)用[8]。王布強(qiáng)等較詳盡地介紹了食品有害微生物中酶生物、微生物和免疫傳感器的基本原理和應(yīng)用[9]。RFID技術(shù)是食品生產(chǎn)、流通、消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。江鋒、劉傳菊等人就RFID技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系中的應(yīng)用進(jìn)行了探討[10,11]。3.2人工智能技術(shù)在食品生產(chǎn)智慧管理中的應(yīng)用國(guó)外對(duì)此方面的研究多集中在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)食品監(jiān)管體系、監(jiān)管機(jī)制、監(jiān)管模式等方面進(jìn)行了探討。Garcia-EstebanJ.等開發(fā)了一個(gè)軟件平臺(tái)ICatador，它簡(jiǎn)化了乳酪品質(zhì)管理的行為，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)乳酪品質(zhì)的全面監(jiān)控[12]。LimaJ.等提出一種以SCADA模式（SCADA）為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)食品生產(chǎn)過(guò)程中的三項(xiàng)指標(biāo)（生產(chǎn)率、包裝數(shù)量和總設(shè)備利用率）進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)，同時(shí)還提供了其它SCADA功能，如警報(bào)管理、進(jìn)程趨勢(shì)和數(shù)據(jù)記錄[13]。WitjaksonoG.等人已經(jīng)成功地利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)了一款手機(jī)應(yīng)用程序，它可以利用用戶的手機(jī)攝像頭來(lái)檢測(cè)食物的新鮮程度，而且它的測(cè)試結(jié)果也能被所有的用戶和監(jiān)督人員分享[14]。以上的研究都屬于實(shí)踐性的，都是很有新意和代表性的。孫衛(wèi)平等人從食品安全風(fēng)險(xiǎn)的角度，通過(guò)智能技術(shù)，構(gòu)建食品智能預(yù)警系統(tǒng)，包括食品信息管理、智能預(yù)警分析、預(yù)警處理三大子系統(tǒng)，可以有效地減少各種食品安全事故的發(fā)生，最大限度地保障人民群眾的食品安全[15]。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)糧食風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)的研究，付文麗認(rèn)為，應(yīng)積極吸收國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)我國(guó)糧食安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)的建立[16]。在機(jī)制模型的研究上，方湖柳等人認(rèn)為，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，智能監(jiān)管體系正逐步向全產(chǎn)業(yè)鏈監(jiān)管、循“數(shù)”監(jiān)管、全方位監(jiān)管等方向發(fā)展，而這一轉(zhuǎn)型還需要智能監(jiān)管機(jī)制和職責(zé)移交機(jī)制來(lái)支持[17]。夏瑩認(rèn)為，目前我國(guó)的食品和藥物監(jiān)管能力不足、效率低下，應(yīng)該在打破數(shù)據(jù)壁壘的基礎(chǔ)上加強(qiáng)數(shù)據(jù)獲取和使用，探索建立新的智慧監(jiān)管應(yīng)用模式，以提高我國(guó)的食品藥品監(jiān)管水平[18]。李圣軍對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)進(jìn)行了深入的探討，認(rèn)為要從鏈條和環(huán)節(jié)上具體地建立整合的模式，以達(dá)到“互聯(lián)網(wǎng)+”的可持續(xù)、共贏的體系整合[19]。3.3人工智能技術(shù)在食品生產(chǎn)溯源方面的應(yīng)用國(guó)外關(guān)于食品溯源的相關(guān)概念、模型框架、追溯技術(shù)和體系的構(gòu)建等方面的研究。從理念上來(lái)說(shuō)，BosonaT.等把食物的追溯看作是一種后勤管理，它通過(guò)獲取、儲(chǔ)存和傳遞食物在供應(yīng)鏈中的足夠的信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性的全面監(jiān)控，并且如果需要，可以沿著整個(gè)供應(yīng)鏈進(jìn)行跟蹤[20]；而范·里杰斯韋克認(rèn)為，這是指在生產(chǎn)、加工和分銷各個(gè)環(huán)節(jié)中，對(duì)食物和原料的正面和反向追蹤[21]。在結(jié)構(gòu)模型上，PizzutiT.等建立了食品追溯的本體論模型，包括食品、過(guò)程、產(chǎn)品服務(wù)和供應(yīng)鏈中的所有人[22]，它是為了與全球的追溯信息系統(tǒng)建立聯(lián)系。StoroyJ在與歐盟各國(guó)的協(xié)作研究中，闡述了一種基于識(shí)別原則、信息轉(zhuǎn)換、追溯準(zhǔn)則等多個(gè)領(lǐng)域的食品追溯體系[23]。在追溯技術(shù)和體系方面，Jakkhupan等以RFID技術(shù)和EPC全球聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，研制了一套適用于糧食生產(chǎn)的供應(yīng)鏈跟蹤系統(tǒng)[24]。TianF將區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、HACCP等技術(shù)相結(jié)合，建立了一套能夠向各成員提供中立可靠溯源信息的食品安全追溯體系[25]，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)解決糧食溯源中的信用危機(jī)具有重要意義。而在我國(guó)，以人工智能為基礎(chǔ)的食品生產(chǎn)追溯技術(shù)研究，包括追溯功能分析、追溯技術(shù)研究、追溯體系建設(shè)等。馬漢武等對(duì)產(chǎn)品的追蹤功能進(jìn)行了分析，并提出了產(chǎn)品的問(wèn)題定位、責(zé)任主體的識(shí)別、病源的識(shí)別和控制[26]。而同新順等則相信，通過(guò)建立食品追蹤系統(tǒng)，可以減少買賣雙方資訊的不對(duì)稱性，提高民眾的消費(fèi)信心，并能解決糧食出口所面對(duì)的可追蹤技術(shù)需求[27]。在對(duì)產(chǎn)品的溯源技術(shù)的研究中，目前應(yīng)用最廣泛的有射頻、同位素、虹膜、DNA指紋和條形碼等技術(shù)。在追溯體系的研究中，李圣軍將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與監(jiān)督責(zé)任相結(jié)合，給出了農(nóng)業(yè)溯源體系的系統(tǒng)流程，并對(duì)其可持續(xù)運(yùn)作的相關(guān)問(wèn)題給出了相關(guān)建議[28]。付祥在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用J2EE技術(shù)、RFID技術(shù)和Savant技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一套高精度、高跟蹤精度（99.6%）的農(nóng)產(chǎn)品溯源體系。董玉德等人針對(duì)當(dāng)前我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問(wèn)題頻繁發(fā)生的現(xiàn)狀，提出了一種以農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈為基礎(chǔ)的可追溯體系的設(shè)計(jì)[30]，通過(guò)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以有效地提高市場(chǎng)監(jiān)管部門對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)督管理水平。4總結(jié)本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的整理，對(duì)我國(guó)目前在人工智能和食品監(jiān)管領(lǐng)域的交叉研究現(xiàn)狀有了一定的認(rèn)識(shí)。本文的研究?jī)?nèi)容包括：食品生產(chǎn)過(guò)程中的智能監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)、食品生產(chǎn)的溯源系統(tǒng)的開發(fā)、食品生產(chǎn)的溯源等。國(guó)外的研究，從概念解釋、框架模型構(gòu)建、機(jī)制分析等角度來(lái)看，都是比較開放的。其學(xué)科視野涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)，管理學(xué)，社會(huì)學(xué)，社會(huì)心理學(xué)等?？陀^地說(shuō)，國(guó)內(nèi)對(duì)人工智能和食品生產(chǎn)的交叉研究，遠(yuǎn)不如國(guó)外，從社會(huì)學(xué)和公共管理的角度進(jìn)行跨學(xué)科的研究；而且，他們的研究方向比較單一，主要是針對(duì)技術(shù)的應(yīng)用。從公共管理學(xué)的角度來(lái)看，我國(guó)目前還沒有關(guān)于兩者融合發(fā)展的系統(tǒng)文獻(xiàn)，也沒有能夠應(yīng)用于人工智能和食品監(jiān)管深度融合的研究。今后，在食品行業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新探索中，應(yīng)從人的需要出發(fā)，為企業(yè)提供個(gè)性化的智能分析服務(wù)。用戶可以在智能分析系統(tǒng)中輸入自己的喜好和需求，智能系統(tǒng)會(huì)為顧客提供最合適的食物。人工智能技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)的食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。參考文獻(xiàn)[1]ElakkiyaN,KarthikeyanS,RaviT.SurveyofGradingProcessforAgriculturalFoodsbyUsingArtificialIntelligenceTechnique[C].2ndInternationalConferenceonElectronics,CommunicationandAerospaceTechnology(ICECA),Coimbatore,2018,1834-1838.[2]NicolottiLuca,MallVeronika,SchieberlePeter.CharacterizationofKeyAromaCompoundsinaCommercialRumandanAustralianRedWinebyMeansofaNewSensomicsBasedExpertSystem(SEBES)-AnApproachtoUseArtificialIntelligenceinDeterminingFoodOdorCodes[J].Journalofagriculturalandfoodchemistry,2019,67(14),4011-4022.[3]IymenG,TanriverG,HayirliogluYZ,etal.Artificialintelligence-basedidentificationofbuttervariationsasamodelstudyfordetectingfoodadulteration[J].InnovativeFoodScience&EmergingTechnologies,2020,66:102527.[4]劉晶璟.人工智能技術(shù)在食品安全監(jiān)管領(lǐng)域應(yīng)用研究[J].微型電腦應(yīng)用，2018,34(06):40-43.[5]竇瑞華.食品物流監(jiān)控體系運(yùn)作模式研究[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2019(08):87-88.[6]張淳，秦世引.面向食品加工過(guò)程智能化的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)進(jìn)展[J].科技導(dǎo)報(bào)，2020,28(15):112-117.[7]吳梟锜，陳麗葉，趙超，等.食源性病原微生物生物傳感器的快速檢測(cè)方法及進(jìn)展[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2021,4(03):835-840.[8]郭培源，劉波，李楊，等.食品安全現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)綜述[J].中國(guó)釀造，2021,33(04):5-8.[9]王布強(qiáng)，陳祥貴.食品有害微生物快速檢測(cè)[J].生命科學(xué)儀器，2022(04):17-20.[10]江鋒.基于RFID技術(shù)的商品防偽溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].湖南大學(xué)，2017.[11]劉傳菊，鐵鳳蓮.基于RFID的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2019,25(20):166-167+214.[12]Garcia-EstebanJ,CurtoB,MorenoV,Gonzalez-MartinI,etal.Acloudplatformforfoodsensoryestimationsbasedonartificialintelligencetechniques[C].13thIberianConferenceonInformationSystemsandTechnologies(CISTI),2018,1-5.[13]LimaJ,MoreiraJ,SousaR.Remotesupervisionofproductionprocessesinthefoodindustry[C].IEEEInternationalConferenceonIndustrialEngineeringandEngineeringManagement(ICIEEM),2015,1123-1127.[14]WitjaksonoG,SaeedRabihA,YahyaN,etal.IOTforAgriculture:FoodQualityandSafety[J].IOPConferenceSeries:MaterialsScienceandEngineering,2018,343(1):012023.[15]孫衛(wèi)平，李國(guó)昌，張玉彬.食品安全智能化預(yù)警系統(tǒng)研究[J].河北工業(yè)科技，2021,27(05):314-316+320.[16]付文麗，孫赫陽(yáng)，楊大進(jìn)，等.完善中國(guó)食品安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系[J].中國(guó)公共衛(wèi)生管理，2020,31(03):310-312+289.[17]方湖柳，李圣軍.大數(shù)據(jù)時(shí)代食品安全智能化監(jiān)管機(jī)制[J].杭州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2020,36(06):99-104.[18]夏瑩，田順平.探索利用大數(shù)據(jù)與智能化推進(jìn)食品藥品監(jiān)管的思考[J].中國(guó)食品藥品監(jiān)管，2018(06):69-72.[19]李圣軍.“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”全產(chǎn)業(yè)鏈融合架構(gòu)與模式[J].湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016,14(03):11-17.[20]BosonaT,GebresenbetG.Foodtraceabilityasanintegralpartoflogisticsmanagementinfoodandagriculturalsupplychain[J].FoodControl,2013,33(1):32-48.[21]VanRijswijk,FrewerLJ,Meno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