刘秉军

虚拟模型优化农业生产

到本世纪末，地球人口将增加45%，而可耕种的土地面积将减少20%。而且，可耕种土地的利用效率可能并不高。由于种植方法不当，全世界有约一半的农民在收割农作物后都会面临一定的损失。随着全球食品需求量的不断增加，目前的耕种模式必须加以改进。

以咖啡为例，它来自于咖啡农场主辛勤的耕耘。由于最新的信息科技还没有渗透到一些国家的农场，咖啡农场主与农村合作社或其他农场主交换信息十分不便。如果农场主为了扩大生产，想去银行贷款，要经过很长的周期，以及复杂的审批手续。

为全球各地的农场打造虚拟模型，能够帮助传统农业应对信息化挑战。这种新技术能够将农场的相关数据共享，让各个参与方分享想法、研究成果和材料，交流全球农场生产管理和农作物生长的相关数据，并与食品供应链联结。

美国和加拿大的研究人员通过对农场进行全方位的数据采集，构建出试验型农业决策平台，它相当于一个虚拟模型——对农场进行数字化复制，360度全方位呈现出来。在融合高精度的卫星数据，进行全方位的深度计算和分析后，这个决策平台可以在10平方米的精度上预测农业收成（即每10平方米的产出量），并对农作物进行健康管理。

这种新技术已经实现了跨越国界的合作。有美国企业正在协助肯尼亚研发相关技术，利用水资源传感器探明地下水分布的数据，利用大气压传感器结合卫星图像提供气象数据，为当地的农场建立虚拟模型。这不仅可以帮助农民预测土壤湿度，进行灌溉管理，预防干旱灾害，还可以帮助肯尼亚政府更好地做出农业援助决策，帮助食品供应商预测农业收成，让卫生部门尽早进行病虫害防治。

更进一步，虚拟模型还可以与农业创业公司合作，分析当地农作物的供应与需求规律，让整条农业价值链中的各方随时追踪、获取和共享数据。由此，发展前景好的农场可以很快从银行获得贷款或其他金融服务。

值得一提的是，除了农业领域可以有效利用虚拟模型技术，其他行业也可以构建本领域的虚拟模型，从而实现更加高效的数字化管理。

美食自拍可检测安全

微生物与人类一直共存，无处不在，其中有些对人体无害，有些则不然。要辨别它们，进而利用它们为人类服务，必须先了解它们与人类健康的关系。据统计，全球每年因误食遭有害微生物污染的食品而生病的人多达6亿。

目前，专业的食品检测还需要特别复杂的流程和步骤，传统测试要花费数天时间。科研人员正在研究新的更有效的方法来进行食品檢测，希望可以帮助人们更加迅速清晰地了解食品中是否含有病原体。

利用DNA和RNA测序技术，研究人员能够掌握食品在生产地和运输途中的微生物状况，并探测微生物群中出现的异常情况，例如某香肠样本中突然出现一种意料之外的致病细菌，或者微生物群的整体构成发生了变化，等等。研究人员可以随时利用基因技术在食品的生产和流通环节研究其微生物群的构成，再根据庞大的参考数据库进行比较，分析食品中是否存在对人类有害的微生物。

各国科研机构已经建立了超过500TB的食品微生物群参考数据库，包含过去20年里人类发现的所有微生物的基因数据。借助庞大的数据库，人们可以有效区分有害与无害微生物。另外，科学家还开发出了专门辅助微生物研究的云服务，可以有效开放给各个领域的科学家，方便进行合作研究。

以上所说的是在实验室里进行食品微生物测试的新技术，虽然有庞大的数据库作支撑，但这种测试成本高、效率低，一般要48小时才能出结果。而人们需要随时保护自己不受食品中的有害微生物的侵害。于是，便携式微生物传感器应运而生，它能大幅加快食品微生物检测的速度，将检测时间从数十小时缩短到几秒钟。

这样一来，不仅消费者可以随时随地检测自己面前的食品是不是卫生，而且食品生产和供应链上的任何参与者，都能随时检测食品中是否存在有害微生物，从而杜绝大规模食品污染事件。

除了微生物检测，光谱检测也是保障食品安全的有效方法。

所有物质都有其独特的光学图案，借助光谱仪可以明确物质的构成。传统的光谱仪庞大且昂贵，日常生活中难以应用。美国研究机构开发出一款功能强大、小巧便携的光学分析仪，它可以与手机摄像头配合使用。通过给手机加装特定的AI软件，人们能够迅速明确食品的成分。就餐前用手机拍摄美食，可能不再是为了晒图分享，而是通过手机中的AI软件配合光学分析仪，检测食品的成分。

因为能与手机AI相结合，光学分析仪的应用场景将不断拓展，不仅能够分析食品的构成，还能识别出假冒的名牌食品。全世界每年因假冒商品造成的经济损失达6000多亿美元，其中也包括食品。每种特定品牌的食品都有其独特的“物理指纹”，光学分析仪能够识别出这些特征，结合AI软件，可以在食品供应链的各个环节验证其真伪。

综上所述，微生物检测技术和光谱检测技术的发展，能够更加有效地保障食品安全。试想一下，全世界的农民、食品加工商、零售商以及消费者，都能够不费吹灰之力地确定某种食品是真品还是冒牌货，其营养成分如何，其中是否存在有害微生物。食品检测不再需要几天时间，而是在几秒钟内即可完成。人们不仅能吃到真材实料，而且病从口入的概率也大大降低。

综合运用新技术减少食品浪费

利用大量新技术，人们将能够消除食品供应链中许多不为人知的浪费现象。

以大家都非常熟悉的橙子为例，因为供应链中的一些问题，每年全球有超过1500亿个橙子在还没有放到餐桌上之前就腐烂了。被浪费的不仅仅是橙子，还有为了生产这些橙子所投入的人力、资金，以及土地、能源、水等宝贵的资源。

据统计，每年全球有三分之一的食品，包括近一半的水果、蔬菜被浪费，其中绝大部分损耗发生在运输、包装、储存、分销、零售等环节。导致浪费的一部分原因是人们没有很好的办法追踪探查食品腐烂的情况，还有一部分原因是食品供应链中的信息不透明，信息响应也不积极。许多农民在决定种多少、收多少时，往往只能凭猜测行事。商贩们也只能根据不完整的信息预测顾客需求和购买行为。

研究人员利用互联网、区块链、物联网和AI技术，把食品供应链中的相关方联系在一起，共享几百万种食品的信息，对食品供应链进行全面的优化，让温度、湿度、运输工具、储存地点等重要信息能够被及时监测到。这样一来，食品损耗可以大幅减少，最终摆上人们餐桌的食品也更加新鲜。

具体来说，区块链技术能够实时记录整条食品供应链中从种植到市场预测再到供给的各种数据;物联网技术能够采集食品的重要信息，包括新鲜度、是否受到污染以及可能的售价;AI技术能够把整个系统中的数据进行综合分析，并预测消费者的需求。在这一系列技术的共同运用下，大量食品可以做到按需供应、随时保鲜和合理定价，从而将浪费减到最低。

编辑：姚志刚 winter-yao@163.com