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人工智能想让人类不吃肉
来源于:tech.sina.com.cn时间:2018-01-23 11:09:24
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我们吃的肉和动物制品越多,消耗地球资源的速度就越快。人工智能(AI)能否设计新的方式让素食尝起来更美味,从而打造“无肉世界”呢?

还记得上次吃汉堡的味道吗?回想起汉堡的丰富多汁和松脆柔软,一口咬下去,美味充斥着味蕾。记住那个让人无比满足的味道吧。试想一下,如果汉堡里没有肉,会是什么味道?你会喜欢素食者食用的“素肉”吗?如果有其他办法可重现汉堡带来的味觉盛宴呢?

目前,一些企业家正寄希望于人工智能来寻找答案,他们想生产与真正的牛肉汉堡味道口感都相同的食物,让人们难以分辨汉堡里到底有没有肉。

他们的目标不仅是替代肉,还有蛋黄酱、曲奇、奶酪、巧克力以及其他所有制作原料涉及动物的食物。他们的梦想是逐渐将世界上所有饮食都替代为素食,让素食成为菜单上实惠方便的唯一选择。

当然,替代肉制品的想法并不新奇,但AI却为其提供了一个更强大、有前景的方法。它让食物科学家探索一些新的原料,研发一些新颖食谱,寻找新的方法模拟鸡蛋、牛奶和肉类中的美味脂肪和蛋白质。

为什么要用素食替代肉类食品?

随着人口和经济的增长,世界上的肉类需求不断增加。根据联合国粮农组织(FAO)的数据显示,从1986年到2014年,全球肉类产量从1.59亿增长到3.18亿,翻了一番。即使是不富裕的地方,肉类消费也居高不下。英国和美国的素食主义者只是个位数,更不要说纯素食者。

肉制品消耗了地球上大量的能源。BBC Future曾撰文表示(What would happen if the worldsuddenly went vegetarian?),如果人们不再吃肉,将会减少 60%与食物有关的温室气体排放,节约饲养牲畜所消耗的淡水资源和农业用地。此外,大型肉类加工厂还会涉及道德、劳动力、土地和垃圾处理问题。

食品初创公司Hampton Creek的创始人兼CEO Josh Tetrick致力于利用人工智能研制新型食物,他说,我们如今的饮食方式几近疯狂,60亿人正疯狂吸入糟糕食物。

尽管那些严格的素食主义者偏爱甘蓝沙拉而不是松饼,但Tetrick 坚信,极少数人会喜欢健康和可持续食物。他憧憬未来,素食主义或者纯素者不再只是富人的选择,更多的人会加入其中。

Tetrick最初的方法非常简单,只是将一些素食添加到基本数据库中。他说,我并不知道什么是机器学习和计算生物学。

随后,经人引荐,他开始接触人工智能。强大的机器学习算法可以帮助他用系统的方法找到了新的成分或配方,从而替代肉制品。

Tetrick并非孤军奋战。南边数千里外的智利圣地亚哥,Matias Muchnick、Karim Pichara 和 Pablo Zamora联合创办了NotCo公司,也致力于这项研究。他们希望人们以更健康环保的方式进食。

Muchnick表示,我们如今的饮食方式已十分糟糕了。

《What's the Matter with Meat?》(吃肉的后果)的作者KatyKeiffer说道,食肉让人类付出巨大代价,那些生产肉制品的公司最终反而会让人们饿死。而且很难告诉大家(吃过肉的人)“吃肉会带来的后果”、“我们不应该吃肉”。

所以无论用什么替代肉类,Tetrick和Muchnick都要先尝尝“它”像不像肉。而且这些替代品必须可拓展、易于获得,但愿也能更健康。那么如何借助AI实现这一愿景呢?

利用AI技术找到肉类的“替代品”

对于Tetrick和Muchnick此类人而言,首先要转变思想。他们对于松饼的看法与常人不同,Tetrick解释道:松饼疏松多孔、呈圆形,棕色且有纹理,有一定保质期。但他并未提及饼干的口感味道。他们的目标是找到一种方法,利用不同的原料让松饼满足上述条件。加州大学伯克利分校的Alternative Meat Lab(肉类替代品实验室)客座教授RicardoSan Martin说道,这个问题非常棘手。一方面,体验的方方面面(从口感质地到加热时的变化)取决于特定分子或微量物质的产物,如蛋白质和脂肪。我们目前的饮食多来自于动物成分。

要想寻找肉类替代品,首先要确定尽可能多的候选品,可在全世界范围内搜寻可食用的植物。

首先,究竟哪种植物可用作候选物品不得而知。即使是每天吃的食物,人们也想不出哪个可用来替代猪肉或鸡蛋。

其次,需分析这些候选品。研究人员需从分子水平上,弄清植物的每个组成成分以及每种成分所占比例。所有相关数据都会被记录在数据库中,这一数据库由数千甚至数百万条目构成,具体数量视分析程度而定。联合国粮农组织的数据显示,世界上共有250000多种可食用植物,每种植物的变体不计其数。

难上加难的是,如何组合不同的成分。错误搭配将会降低口感,有些组合甚至会产生不良反应。正如San Martin所说,问题在于“植物各成分间的化学作用十分复杂”,许多组合发生不良反应时甚至难以察觉。

研究人员需绞尽脑汁处理大量变量,而此时AI恰能发挥作用,它无需逐个品尝来找到答案(这比中彩票还难),而是运用了一个更合乎逻辑的方法,即利用机器学习技术,让计算机在屡试屡败后总结规律,学习解决问题的方法。该方法可应用于诸多其他领域,例如,识别相片中的人脸以帮助医生诊断癌症等。

AI第一次也会出错,但出错后会借助人类反馈不断优化改良,纠正错误。

实验结果出人意料。近日,Hampton Creek公司发现印度豆科“绿豆”中含有一种分离蛋白与炒蛋的特性相似。NotCo公司的独家秘方就是其自制的巧克力产品,成分新奇罕见,包含西兰花、枸杞、香菇以及坚果等,但该公司不愿透露具体配方。

到目前为止,这些公司借助AI制造乳胶,蛋黄酱一类的液态食品,炒蛋的替代品以及曲奇饼等。但寻找固体食物的替代物难度要更大。正如San Martin所说,需要在咀嚼的过程中缓慢“释放分子”,这更像是一个3D难题,不仅局限于2D平面。

NotCo公司有个提案。Zamora表示,我们正在制造一种牛奶,与真正的牛奶十分接近,不仅成分相似、功能结构相同,而且更加营养。换言之,它与真正牛奶的用途相同,可用于饮用、烹饪,可用来制作乳酪、酸奶、冰淇淋,但它是素食。

然而,本研究的终极目标是替代肉制品。两家初创公司正想尽办法模拟肌肉。Hampton Creek公司正在研究如何用植物的营养成分在实验室培育肌肉细胞和脂肪细胞,试图仅用植物成分重制肉制品。

NotCo公司的智能机器人Giuseppe是以文艺复兴时期的画家Giuseppe Arcimboldo的名字命名的,该画家擅于用果蔬塑造肖像。Muchnick甚至说,我们不再需要肉制品了。

尽管引入了AI技术,但相关进展仍十分缓慢。因为该问题极其精密复杂,遗漏任何一个细节都可能令我们前功尽弃。这就好比建楼房或教堂,它们的基本构件相同,但教堂要更加壮观精密,而改变饮食习惯比建教堂还要难。

新型食物面临的挑战

除了制造新型食物外,另一大挑战是让人们接受它们。

伦敦帝国理工学院食品营销专业的名誉教授David Hughes表示:“改变人们的饮食习惯是一个极其缓慢的过程。” 即便有其他更好的选择,人们的食物消费模式也已根深蒂固。食品营销虽成本很高,但必不可少。

HamptonCreek和NotCo这两家初创公司的融资金额分别为2.2亿美元和260万美元,这要远远低于国际食品公司的投资预算,食品巨头Nestlé公司的产值为2295亿美元。Hughes相信,这些公司的未来发展空间巨大,基于健康、环境以及保护动物这些需求,人们将更愿意接受这些新型食物(人工智能产品)。他相信这些产品将成为全球蛋白质市场的重要组成部分,尽管份额较小。

还有一个挑战可能会阻碍这些产品走向世界。

结果显示,算法也有自己的喜好。San Martin解释道,它们的倾向取决于获取、解读和提取数据的方式。

饮食倾向还与文化背景息息相关,比如美国人很难喜欢英国的Marmite酵母酱(口味独特)。如果这些新型食物仅能迎合操作AI技术的西方白种人的口味,那么注定无法走向世界。

Tetrick称,他正聘请来自世界各地的团队解决这一问题。

因为这些公司还未与国家卫生部门讨论其产品的安全性问题,所以如果他们使用的原料此前未被食用过,可能会存在隐患。

但最棘手的难题是机器可能永远无法解决的问题。这些AI技术用来替代肉、奶酪或鸡蛋等肉制品的罕见组合往往没人吃过,因此口味是否能迎合人们的喜好,人们是否能接受这些新型食物还不得而知。

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