智慧食品系統

編譯/夏溦

智慧食品系統

編譯/夏溦

到2050年，全球將有超過9億人口。因為所有的人都需要吃，因此要養活這些人，食品產量必須大幅增加。但現在，人們對食品的使用并不高效。有數據顯示，在發達國家生產的食品中，有高達40%被扔掉而從未到過人們的腸胃中。雖然尋找增加農業耕作能力的方法已經得到了全球的關注，但是，還有一件事同樣重要，那就是為食品供應所使用的資源——土地、水以及多種形式的能源——并不是無限的，實際上它們都處在危險之中。因此，需要使用現代化的農業方式，最大限度地減少自然資源的使用，并且根據科學模型而不是機會來做出決策。幸運的是，我們可以更高效地利用一種豐富的資源——信息。使用大數據分析，我們可以跨整個食品價值鏈創建更智慧的食品系統，這包括應該怎樣種植，怎樣收獲，怎樣分發銷售，怎樣消費等。

食品和可持續性發展

當你在吃一根胡蘿卜的時候，也消耗掉了種這根胡蘿卜所需要的資源，包括水、燃料和電力。測算表明，生產1卡路里熱量的食物平均需要7到10卡路里的輸入。當然，這一數值取決于食物，比如植物是大約3卡路里，而牛肉則需要大約35卡路里。通過利用傳感器和可追溯的數據，現在我們可以遠程監控并確定有哪些人在從事不可持續的耕作方式。消費類產品公司可以了解其供應商的運營，并影響他們做出對我們所有人都有積極影響的更好的決策。

例如，美國加利福尼亞州的一個水果生產商陽光世界（Sun World）就使用分析系統來分析其對水的使用、作物產量、農業勞動力成本、生長模式，以及一系列的銷售和分銷過程，其目的是進行深入了解，從而能夠在不斷變化的情況下做出更快、更好的決策。通過查看歷史上的天氣、作物產量和灌溉數據，陽光世界公司已經能夠利用自然天氣模式調整其運作，并且更好地了解每種作物所需要的精確用水量。例如，通過使用滴灌系統，在過去的4年間，已經為該公司削減了9%的用水量。同時，通過更好地了解可能會影響他們的產品將被如何消費的需求和市場作用力，該公司能夠實現利潤最大化。

另外，全球變暖會影響全球食品系統，而農業有潛力成為解決減少溫室氣體排放和對環境影響的方案的一部分。以歐洲農民為例，他們使用資源就相當高效，因而對環境造成的影響也相對較小。使用氮肥既是一種巨大的能源消耗，同時也會對耕作環境造成影響。在歐洲，自1980年以來，每使用1公斤的肥料，作物產量就增加50%。顯然，不論是對農民、氣候還是對環境，這都是不可思議的改善。同時更多的農民使用精準農業工具能將對環境的影響降至最低，但保持生產率。例如在芬蘭，通過在土壤中使用石膏，磷泄漏減少了60%。無疑，這些都在某種程度上促進實現可持續發展。

食品安全和供應鏈

無論食品是在貨架上因變質而被丟棄，還是因為植物受到污染而變得無法食用，與食品相關的危機情況都有可能影響到成千上萬的人，導致巨大的醫療保健費用，食品公司的收入損失，在最壞的情況下，甚至會造成死亡。僅僅在美國，每年就有1/6的人受到由食物傳染的疾病的影響，這導致12.8萬人次入院，3000人死亡，以及將近800億美元的經濟負擔。

想象一下，你能確切地知道，你吃的蘋果產自哪兒，是多久前采摘的，其實這完全可以做到。現在，“從農場到餐桌”這句話已經變得很常見，因為人們需要追溯食品是怎樣通過供應鏈送達他們手中的。了解食物的來源也支持了“購買本地產品”運動，因而可以減少運輸成本，縮短供應鏈長度。

在全世界的任何地方，都有平均5%～15%的食品因為腐爛而被丟棄。即使是產自本地的食品，也很有可能在被購買前就已經腐壞了。為了讓產品看起來更豐富，通常雜貨店會不考慮需求而在貨架上堆積過多的產品，這就導致了相當一部分的食品因為腐敗而被丟棄。雖然生產這些食品同樣需要用水、勞動力、天然所和包裝，但它們卻只能被丟棄。

為此，IBM的科學家們建立了一個系統，能夠自動識別、關聯和顯示來自多個源的數據，減少確定最有可能的污染源所用的時間。這一系統將預先計算好的零售數據與地理編碼的公共健康數據集成在一起，讓調查人員能夠看到可疑食品的分布，選擇地圖中的一個區域，查看公共健康案例報告和臨床遇到的實驗報告。該算法能夠有效地從每份新報告中學習，重新計算每個食物可能引起的疾病的概率。

智慧食品系統勢在必行

聯合國糧食及農業組織（Food and Agriculture Organization，FAO）預測，到2025年，全球每日食品需求將增加30%。這就需要全球食品系統面對宏觀經濟的壓力，能夠更加高效，更好地滿足消費者期望，有更多的利潤，并且更加富有彈性。而荷蘭合作銀行食品和農業銀行全球主管Fred van Heyningen指出，智慧食品系統更高效、浪費更少，并且利潤更高。它結合了技術與數據，改變決策方式與速度，優化生產食品的資源使用，能夠將食品在恰當的時間運送到需要它們的消費者手中。由此可見，發展智慧食品系統勢在必行。

在2015年10月的米蘭博覽會上，荷蘭合作銀行表示，技術、大數據和更先進的算法的組合是改善農業成果的有力機會。更智慧的食品系統能夠將各子部門、供應鏈各階段以及各地區的生產率至少提高5%。技術可以讓事情自動發生，大數據會告訴我們發生了什么，而算法會將數據轉化為決策，從而添加食品生產、加工和分配的速度和精度。幸運的是，目前全球食品系統已經開始向更智慧的方向轉變。而業、加工和物流中的技術，這些都是讓這一產業走向未來的實際步驟。

無人駕駛飛機：無人駕駛飛機越來越多地被用于監控和提高農牧業產量，并測量牧場和草地的成長情況。

大數據：主要零售商正在使用大數據跟蹤采購，監測易腐貨物的質量，從而更高效地滿足消費者的需求；同時，農業技術初創公司正在開發方法，幫助農民通過氣象信息、分析、土壤監測等，提高產量并降低成本。

家禽生產：加工者可以監控家禽農戶的表現，在潛在的生產力和福利增加方面提供指導。有數據顯示，提高家禽孵化、生產和加工控制可以將生產效率和盈利能力提高約5%。

智慧灌溉：全球定位系統（GPS）以及植物和土壤傳感器為噴灑系統提供了實時數據，從而優化灌溉和施肥。

智慧食品系統實現的關鍵

雖然目前存在構建更智慧的食品系統的技術，但智慧食品系統并不是自然而然地產生的。要讓全球食品和農業滿足未來10年的需求，有三個關鍵：

首先是加強供應鏈。更智慧的食品系統將需要購買者和供應商在追求新的回報時要做出新的投資，并承擔新的風險。成功將取決于購買者和供應商之間更緊密的連接，數據共享，以及實時做出共同決策。

其次是使投資成為可能。新的辦法和技術帶來新的風險和機會。智慧食品系統將需要來自投資者和監管機構的理解與支持，他們要提供框架，指出可以在哪里安全有效地使用技術。

最后是獲得社會的接受。消費者關注的問題包括基因改造與克隆、數據隱私、食品浪費和營養等。在變化中，必須考慮并處理這些人們關心的問題。要建立公共支持的更智慧、更可持續發展的食品系統，需要提高參與級別和教育水平。

智慧食品系統的有趣案例

讓孩子吃屬于他們的蔬菜

賓西法尼亞大學的研究人員正在研究尋找讓食品變得更加美味的方法。他們所使用的新技術之一是電子順磁共振波譜（EPR spectroscopy），它能測量小分子的分布和反應性。這些發現可以應用于在分子水平進行調整，來改變食品的口味。該項目要通過綁定食品中的苦味化合物，從而讓人們嘗不到苦味。其目的就是要尋找增加兼容性的方法，因為許多健康食品的味道并不好，這對孩子尤其重要。因此對于不喜歡綠色蔬菜的孩子的父母，這項研究非常有用。同時，該技術還可以用于讓食品保鮮更長時間。使用類似的方法，該項目的研究人員通過綁定抗氧化劑控制食品氧化，延長保鮮期。

為了方便研究，賓西法尼亞州立大學食品科學系成立了一個感覺測試中心（Sensory Evaluation Center），中心有12個測試展臺，使用計算感覺軟件收集數據。這一技術能讓科學家、封裝工程師和營養師更好地了解特定的原料、工藝、包裝或存儲條件會如何影響食品的感官性。

值得關注的是，這一研究的應用不僅僅限于食品，同樣的技術可以應用到藥品中，讓藥物變得沒有那么苦，從而更容易被孩子接受。

挑戰學院的孩子

如果目標是讓學生致力于研究，那么提供免費的冰激凌樣本是個很好的方法。然而，哈佛大學對于創新的食品研究的獎勵卻是冷硬的現金。2015年，哈佛大學創新實驗室（Innovation Lab，i-Lab）挑戰學生找到方法來讓“食品更好”，并且為更健康、更可持續和更公平的食品系統開發創新性解決方案。在這一長達一年的全學校性競爭中，學生以團隊為單位，提出改進全球食品系統的多方面建議，包括生產可持續性的、有營養的食品，在食品分配和市場營銷方面進行創新，改善飲食，以及減少食品浪費。入圍決賽的有五個團隊，每個團隊得到了5000美元和一個導師，來幫助他們孵化自己的想法。這五個團隊包括：

BioFarMarket：該團隊的項目將彌補目前中歐和東歐，以及更廣泛地區的有機農場主和消費者之間的分銷鴻溝。

Coolify：這是一個微冷存儲解決方案，它能改善收獲后的農業供應鏈，減少腐壞。

FOCUS Foods：這是一個城市水培農場，它將成為一個自給自足的共生魚與生產系統，服務于費城當地社區。

Icebox：這是一個為健康、可持續的食品分銷而創建的模塊化冷存儲網絡系統。

Waste to Feast（從廢物到盛宴）：這一系統將商業中的殘羹剩菜提供給無家可歸的兒童和家庭。

到2015年底，冠亞季軍隊伍都將獲得豐厚的現金大獎。但是，這一挑戰的最終目的并不只是為了最后的大獎。相反，它是要讓學生接受食品系統教育。為此整個競爭年度中都穿插著各種活動和研討會，這包括實地考察當地農場、餐廳和食品銀行，可持續性地球日展覽會（Earth Day Sustainability Fair）和食品與研究研討會（Food+ Research Symposium）等。

全球食品系統必須適應全球城市人口的日益增長和消費習慣的不斷變化，實現真正的智慧。