AI 能否解决未来的全球粮食危机？
快速阅读: 据《News-Medical.Net》称，本文探讨AI在食品创新中的应用，强调其加速和民主化潜力，通过优化蛋白质结构、发现新配方等方式应对全球粮食需求挑战，同时提醒需克服数据限制和透明度等问题，呼吁跨学科合作以实现更智能、环保和美味的食品未来。
人工智能能否加速下一次食品革命？探索AI驱动的突破如何带来更智能、更环保、更美味的解决方案，以满足世界不断增长人口的粮食需求。
视角：
食品领域的AI：加速与民主化发现与创新
图片来源：Valentina Kru / Shutterstock
在《自然》期刊《npj食品科学》最近的一篇观点文章中，斯坦福大学的艾伦·库尔教授强调了2050年的全球粮食需求，传统全球食品系统创新在满足这些需求方面的局限性，并探讨了人工智能（AI）克服这些局限性的潜力，同时强调AI不是万能的，不能完全取代人类专业知识或感官评估在食品创新中的作用。文章还警告不要抱有不切实际的乐观情绪，并强调应该把AI看作是加速和增强食品系统挑战的助手，而不是完全解决问题的工具。
文章提供了AI通过开发创新且可扩展的传统食品替代品来实现成本和时间节约的例子。它突出了其在使用环保成分合成各种不含动物成分的食品方面的潜力。值得注意的是，库尔指出AI在八个关键领域有显著影响：预测和优化蛋白质结构、发现新型配方、加速消费者测试、用更健康的替代品取代化学添加剂和防腐剂、预测质地和机械特性、增强风味特征、从文本提示生成新配方以及为食品开发基础模型。
背景
现代医学的进步促进了全球死亡率的下降，导致人类人口比以往任何时候都更快地增长。尽管这些进步的好处不可估量，但当前的食品系统难以满足人类日益增长的饮食需求。令人担忧的是，预测模型估计到2050年，全球人口将接近100亿，需要比现在多20%的食物。
传统的食品系统是不可持续且低效的。世界银行《2023年世界粮食安全和营养状况》报告指出，全球有7.33亿人（占总人口的9.8%）遭受饥饿，每年有900万人因与饥饿相关的疾病死亡。这些食品系统也是生态和环境的噩梦，严重依赖动物农业，这是全球变暖、森林砍伐和过度使用淡水的主要贡献者之一。
这些统计数据凸显了全球食品生产范式转变的必要性，强调了传统食品系统的不足之处，并为人工智能（AI）铺平了道路。在这篇观点文章中，库尔综合现有知识，列出了传统食品系统开发/创新的缺点，探讨了AI和其他尖端食品生产技术如何克服这些限制，以及确保健康、无饥饿未来的挑战。
AI面临的挑战及采用障碍
当前AI可访问（开源）的数据集在食品成分营养概况方面非常丰富。相比之下，用于预测风味、质地和流变学的数据集很少。即使可用，这些主观数据集通常也是专有的且不可供AI访问。
令人鼓舞的是，这些限制是暂时的，可通过食品科学家与数据科学家间的跨学科合作及开源成果共享得以克服。开发基于转换器的基础模型，能够将多模态数据整合到统一架构中，可以大大加快这一过程，正如最近专注于食谱的“ChefFusion”模型所展示的那样。
文章进一步警告，不应过度宣传食品领域的AI，并强调要意识到其局限性，如透明度不足、计算能力不够以及现实世界数据的复杂性。虽然AI可以显著加速和改善食品创新，但作者强调人类专业知识、文化理解和创造力仍然是不可或缺的。
结论——明日的餐桌
在这篇观点文章中，库尔详细介绍了AI可以在食品创新中产生变革性影响的八个具体机会：（1）预测和优化蛋白质结构以模仿动物产品；（2）发现新型成分配方；（3）通过预测偏好加速消费者测试；（4）用更健康的替代品取代化学添加剂和防腐剂；（5）通过自动化建模预测质地和机械特性；（6）使用生成模型增强风味特征；（7）从自然语言提示生成新食品配方；（8）开发能够整合多模态数据源并快速适应新任务的食品基础模型。
营养标签包含有关宏量营养素的信息，包括总脂肪、饱和脂肪和反式脂肪、碳水化合物、膳食纤维和糖分以及蛋白质，还包括微量营养素如维生素和矿物质。示例提供了植物基牛奶产品的营养信息。
然后她提供了如何利用AI彻底改造传统食品系统的例子，允许改进创新（例如模拟以优化成本和效率）、减少环境成本（例如开发植物基动物产品替代品）以及提高消费者满意度（例如使用大规模消费者调查预测其特定产品的感官体验）。文章通过真实案例说明了这一点，例如NotCo的AI驱动植物基牛奶和鸡肉配方、Brightseed的肠道健康生物活性发现以及Knorr在植物基产品中使用AI进行风味搭配。
然而，为了实现这一理想并帮助AI充分发挥其潜力，食品科学家和数据科学家之间广泛的跨学科合作以及开放源代码结果的意愿至关重要。文章指出，AI是一种成本效益高、可扩展且创新的解决方案，但其成功将取决于现实期望、透明度和稳健、多样化的数据集。总体来看，该观点强调了AI推动食品创新民主化的潜力，使其更加普及、高效并响应全球挑战。
参考文献：
Kuhl, E. AI for food: accelerating and democratizing discovery and innovation. npj Sci Food 9, 82 (2025). DOI – 10.1038/s41538-025-00441-8
https://www.nature.com/articles/s41538-025-00441-8
(以上内容均由Ai生成)
