Sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm

Đăng bởi Cẩm Tú

Mặc dù đang ở giai đoạn đầu của việc áp dụng vào ngành công nghiệp thực phẩm, Trí Tuệ Nhân Tạo (AI) đã hiệu quả hóa quá trình chuỗi cung ứng, thúc đẩy sự phát triển của sản phẩm và tạo ra các lựa chọn thực phẩm bổ dưỡng, lành mạnh và bền vững đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng.

Sự cần thiết của trí tuệ nhân tạo trong ngành công nghiệp thực phẩm

Sự cần thiết của AI trong ngành công nghiệp thực phẩm không chỉ giải quyết những thách thức phức tạp, mà còn đang thay đổi bối cảnh kinh doanh tổng thể. Các công ty đang nắm bắt những xu hướng của người tiêu dùng và đưa sản phẩm ra thị trường nhanh hơn bao giờ hết, và người tiêu dùng đã bắt đầu kỳ vọng điều này. Để duy trì sự cạnh tranh và thành công trong chiến lược tiếp cận thị trường, việc đổi mới sản phẩm cần phải diễn ra với tốc độ nhanh hơn bao giờ.

Đầu tư vào trí tuệ nhân tạo AI trong giai đoạn từ 2000-2023

Theo truyền thống, quá trình phát triển sản phẩm mới của các công ty thực phẩm, từ khâu khởi đầu đến khi sản phẩm xuất hiện trên thị trường, thường gặp phải hạn chế về thông tin và dữ liệu phân tán. Tình trạng phức tạp này xuất phát từ nhiều khía cạnh khác nhau trong chu trình sản xuất, bao gồm tiếp thị, nghiên cứu và phát triển (R&D), và quá trình tiếp thị và bán hàng. Những thách thức này dẫn đến việc đưa ra quyết định chậm trễ và làm kéo dài quá trình đổi mới sản phẩm.

Do đó, không có gì ngạc nhiên khi khoảng 80% sản phẩm thực phẩm mới ra mắt thất bại, chủ yếu là do không được người tiêu dùng chấp nhận. Trí tuệ nhân tạo (AI) đang đóng góp hiệu quả trong việc giải quyết những thách thức này bằng cách giảm cần thiết thử nghiệm rộng rãi và tạo điều kiện cho sự hợp tác giữa các phòng ban thông qua việc sử dụng mạng lưới dữ liệu mạnh mẽ. Nó có khả năng tối ưu hóa toàn bộ quy trình bằng cách cải thiện công thức sản phẩm, điều chỉnh tham số quy trình và phân tích xu hướng thị trường.

Miriam Überall, người đã từng là Giám đốc Nghiên cứu và Phát triển (R&D) tại Kraft Heinz và Unilever, cho biết: “Toàn bộ chương trình số hóa này rất phù hợp và hấp dẫn, vì nếu thực hiện đúng cách, nó có thể thúc đẩy mọi thứ diễn ra nhanh hơn. Nó giúp tránh được nhiều cuộc thử nghiệm và sai lầm mà các tổ chức R&D truyền thống thường gặp phải và cung cấp khả năng dự đoán nhanh hơn.

Vai trò của trí tuệ nhân tạo trong việc thúc đẩy chu kỳ đổi mới ngành công nghiệp thực phẩm

Nâng cao sự hiểu biết của người tiêu dùng và thúc đẩy sự sáng tạo. Trí Tuệ Nhân Tạo (AI) đang cách mạng hóa quá trình phát triển sản phẩm mới thông qua việc sử dụng cách tiếp cận dựa trên dữ liệu đa chiều.

Trước hết, AI hiện thực hóa các xu hướng ngay lập tức từ các nguồn thông tin bên ngoài, thu thập thông tin về ý kiến và tâm trạng của người tiêu dùng. Cách tiếp cận này bao gồm phân tích phương tiện truyền thông xã hội, theo dõi từ khóa và sử dụng chatbot để thực hiện cuộc khảo sát và phân tích hình ảnh.

Thứ hai, AI còn mở rộng sự tích hợp vào các cảm biến Internet of Things (IoT), thu thập dữ liệu về sự lựa chọn sản phẩm và sở thích nấu ăn của người tiêu dùng. Hơn nữa, nó tiến hành phân tích và tận dụng dữ liệu về doanh số bán hàng trước đó và xu hướng thị trường để dự đoán một cách chính xác nhu cầu và sở thích của người tiêu dùng, từ đó tối ưu hóa thời gian ra mắt sản phẩm mới và thích ứng với những biến đổi của thị trường.

Công ty khởi nghiệp Tastewise là một ví dụ tiêu biểu về việc sử dụng Trí Tuệ Nhân Tạo (AI) để truyền cảm hứng cho quá trình phát triển sản phẩm mới. Họ đã phát triển một phần mềm thu thập dữ liệu khổng lồ từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm mạng xã hội, đánh giá, thực đơn, và công thức nấu ăn, nhằm nắm bắt xu hướng thực phẩm đang phát triển và sở thích của người tiêu dùng.

Phần mềm này đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các công ty thực phẩm tạo ra các sản phẩm đáp ứng nhu cầu và sở thích của người tiêu dùng.

Ngoài ra, AI còn có khả năng thúc đẩy quá trình khám phá các thành phần thực phẩm mới trong chu kỳ phát triển sản phẩm. Nó cải thiện quy trình sàng lọc và mô tả đặc tính của các nguyên liệu thành phần. Các công ty khởi nghiệp trên khắp thế giới như Ginkgo Biowork và Arzeda đang nghiên cứu và phát triển thuật toán hiệu quả để hỗ trợ quá trình này. Họ sử dụng sự kết hợp giữa thiết kế tính toán và Trí Tuệ Nhân Tạo để tạo ra các protein và enzyme mới. Hãng Amai Proteins cũng sử dụng AI để thiết kế các protein mới được tối ưu hóa, với các đặc điểm và hương vị khác nhau.

AI đóng vai trò trung tâm trong quá trình nghiên cứu, phát triển và tối ưu hóa sản phẩm thực phẩm đa dạng. Nó đề xuất tỷ lệ thành phần để phù hợp với đặc tính hương vị và đưa ra các lựa chọn thay thế lành mạnh hơn trong khi vẫn duy trì hương vị.

Không những thế, AI còn hỗ trợ đánh giá cấu trúc sản phẩm thực phẩm để đảm bảo rằng chúng đáp ứng được tiêu chuẩn và mong đợi của người tiêu dùng. Về mặt dinh dưỡng, AI tối ưu hóa các công thức nấu ăn để đạt được các mục tiêu cụ thể như giảm đường hoặc tăng protein, đồng thời dự đoán thành phần dinh dưỡng để phù hợp với yêu cầu ghi nhãn sản phẩm.

Gần đây, các công ty thực phẩm đã bắt đầu áp dụng AI trong quá trình nghiên cứu và phát triển (R&D), từ việc giảm thiểu thời gian phát triển sản phẩm từ vài tháng xuống chỉ vài ngày. Ví dụ, Unilever đã sử dụng AI để tạo ra các sản phẩm thấp muối, đẩy nhanh việc phân tích hương vị từ vài tháng xuống vài ngày. Kraft Heinz đã thử nghiệm thuật toán AI để tối ưu hóa chi phí, lượng đường và muối, và đã đạt được những thành tựu đáng kể. Việc phân tích định lượng đã đạt độ chính xác lên tới 94% trong việc tái tạo sản phẩm cà chua gốc.

Tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí là một phần quan trọng trong việc phát triển sản phẩm thực phẩm ở quy mô lớn sau khi đã thử nghiệm chúng ở quy mô phòng thí nghiệm. Các công ty thực phẩm phải đối mặt với thách thức của việc triển khai máy móc và dây chuyền sản xuất ở quy mô lớn mà vẫn phải đảm bảo sự cạnh tranh và chất lượng sản phẩm giống như khi thử nghiệm ở quy mô nhỏ. Trong tình hình này, Trí Tuệ Nhân Tạo (AI) cung cấp các giải pháp bằng cách phân tích dữ liệu để xác định các điều kiện tối ưu để mở rộng quy mô sản xuất.

Các công ty khởi nghiệp tiên phong như Animal Alternative Technologies và Umami Biowork đang đi đầu trong lĩnh vực này, phát triển các giải pháp có sở hữu trí tuệ và công nghệ có khả năng mở rộng thông qua tối ưu hóa dựa trên khoa học dữ liệu. Một công ty khởi nghiệp đáng chú ý khác, Eternal, sử dụng AI và robot để tự động hóa các giai đoạn thử nghiệm, phân tích và tối ưu hóa quá trình lên men sinh khối. Các tiến bộ này cũng mang lại lợi ích cho các nhà sản xuất lớn đang tìm kiếm cách khả thi và bền vững để chuyển đổi sang sản xuất protein thay thế quy mô lớn

Những thách thức khi ứng dụng AI trong ngành công nghiệp thực phẩm

Sử dụng Trí Tuệ Nhân Tạo (AI) trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm mang lại một loạt lợi ích, bao gồm sự hiệu quả về chi phí, tốc độ, khả năng tùy chỉnh, khả năng dự đoán và hiểu biết sâu rộng từ dữ liệu. Tuy nhiên, quá trình này cũng đối diện với một số thách thức đáng lo ngại.

Dữ liệu lịch sử hạn chế: Trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm, dữ liệu lịch sử thường hiếm hoi, điều này làm cho việc tạo ra kết quả ý nghĩa từ các thuật toán trở nên khó khăn hơn. Đôi khi, dữ liệu này có thể có định dạng phi cấu trúc và đa dạng. Vì vậy, cần phát triển các cách để làm cho dữ liệu đầu vào dễ quản lý và phân tích hơn.

Chi phí triển khai lớn: Thiết lập và duy trì hệ thống AI có thể đòi hỏi đầu tư lớn, đặc biệt đối với các công ty nhỏ. Hơn nữa, hệ thống AI hiện có của các công ty lớn có thể trở nên không phù hợp trong tương lai và do đó cần phải đầu tư đáng kể để tiếp tục phát triển.

Vấn đề pháp lý và đạo đức phức tạp: Sự phức tạp ngày càng tăng của các hệ thống AI, đặc biệt là trong các ứng dụng dự đoán, đặt ra thách thức về trách nhiệm cần thiết từ góc độ pháp lý và đạo đức để giải quyết các lỗi và hậu quả tiềm ẩn của AI. Ngoài ra, việc đánh giá tác động của AI đối với văn hóa ẩm thực truyền thống là rất quan trọng để hiểu được tác động tổng thể của nó.

Vấn đề bảo mật dữ liệu: Bảo vệ dữ liệu độc quyền, chẳng hạn như các công thức nấu ăn bí mật, đồng thời thúc đẩy chia sẻ dữ liệu để tối ưu hóa các ứng dụng AI đòi hỏi các cơ chế quản trị hiệu quả. Ngoài ra, việc bảo vệ khỏi các cuộc tấn công kỹ thuật số là rất quan trọng.

Sự thay đổi của các quy định: Luật thực phẩm thay đổi thường xuyên, đòi hỏi hệ thống AI phải tuân thủ các quy định này. Ngoài ra, các quy định thường yêu cầu phải diễn giải, trong khi AI hiện tại có thể chưa phù hợp với việc này.

Hợp tác đa ngành và chia sẻ kỹ năng: Sự kết hợp giữa AI và chuyên môn về thực phẩm đòi hỏi sự giao tiếp hiệu quả giữa các chuyên gia từ các lĩnh vực khác nhau (các nhà khoa học thực phẩm, kỹ sư và nhà khoa học dữ liệu). Điều này đòi hỏi tăng cường việc chia sẻ kỹ năng và hợp tác giữa các bộ phận để đưa ra quyết định tích hợp dựa trên dữ liệu.

Sự chấp nhận của người tiêu dùng: Việc thuyết phục người tiêu dùng về việc sử dụng AI để sản xuất thực phẩm đòi hỏi nghiên cứu đáng tin cậy và chuyên sâu. Điều này đòi hỏi thời gian và tài nguyên đáng kể.

Tác động môi trường: Ngoài hiệu quả, tác động của AI đối với môi trường cần được xem xét và so sánh với lợi ích giảm thiểu tác động đến môi trường. Việc giải quyết những thách thức này có ý nghĩa then chốt khi giúp ngành công nghiệp thực phẩm tận dụng được tiềm năng của AI, đồng thời chủ động giải quyết các hạn chế và ý nghĩa xã hội của nó.

Triển vọng khi ứng dụng trí tuệ nhân tạo AI vào ngành công nghiệp thực phẩm

Từ cuối những năm 2010, thế giới đã chứng kiến một bước tiến đột phá với sự xuất hiện ngày càng nhiều của các công ty khởi nghiệp chuyên phát triển sản phẩm thực phẩm dựa trên Trí Tuệ Nhân Tạo (AI). Yếu tố quyết định nằm ở việc cung cấp các giải pháp dựa trên AI cho nhiều nhiệm vụ, từ việc phân tích thị trường, dự đoán thông tin chi tiết về người tiêu dùng, đến việc mô hình hóa dự đoán cho các thông số sản phẩm và quy trình.

Hệ sinh thái khởi nghiệp trong ngành công nghiệp thực phẩm ứng dụng AI.

Các công ty khởi nghiệp đang tận dụng cơ hội tăng cường hợp nhất với các công ty thực phẩm để thúc đẩy quá trình đổi mới – một xu hướng dự kiến sẽ tăng cường trong tương lai. Tuy nhiên, vấn đề về chất lượng dữ liệu, khả năng xử lý, và khía cạnh đạo đức đang nảy sinh. Dù vậy, ứng dụng AI đã bước vào ngành công nghiệp thực phẩm một cách mạnh mẽ. Do đó, khi tìm kiếm sự cân bằng thích hợp, AI được hy vọng sẽ tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm.

Sự hội tụ mạnh mẽ giữa sức mạnh tổng hợp của AI và công nghệ thực phẩm đã trở thành mối liên hệ thiết yếu nhằm đáp ứng sự gia tăng không ngừng của nhu cầu thực phẩm và các yêu cầu về tính bền vững. Từ việc sáng tạo sản phẩm mới dựa trên dữ liệu về nhu cầu của người tiêu dùng đến việc đề xuất các thông số quy trình mới có khả năng nâng cao năng suất và giảm chi phí, AI đang hỗ trợ tối ưu hóa từng giai đoạn trong quá trình phát triển sản phẩm mới của ngành công nghiệp thực phẩm trong thời gian tới.