人工智能辅助监测食品新鲜度的智能包装最新进展

撰文：肖冉

编辑：肖冉

介绍

今天介绍一篇近期发表于foods上关于人工智能辅助智能包装技术及其用于食品新鲜度检测方面的综述。论文通讯作者为湖南工业大学钟云飞教授，第一作者为Xiaoxuan Li。

摘要

食品安全是人类社会迫切关注的问题，直接影响人们的生活，而食品新鲜度是保障食品安全最关键的指标之一。食品新鲜度监控技术多种多样，其中基于人工智能技术的智能包装具有成本低、效率高、速度快、适用性广等优点；然而，它目前尚未得到充分利用。论文通过分析国内外智能包装的研究现状，对智能包装技术进行了明确的分类。此外，还概述了采用智能包装技术进行食品新鲜度检测方法的优缺点，同时总结了基于人工智能的技术应用于智能包装食品新鲜度检测的最新研究进展。最后，作者指出了目前研究的局限性，并对人工智能技术辅助智能包装新鲜度检测的未来发展进行了展望。这将为智能包装在食品新鲜度检测领域的未来发展提供有价值的见解。

目的

综述的目的是对智能包装人工智能技术的最新进展进行简洁、全面的总结，重点关注新鲜度检测。因此，论文对国内外智能包装的研究现状进行了简要概述。明确了智能包装技术的分类，概述了其在食品新鲜度检测方法中的优缺点。此外，还总结了应用人工智能技术通过智能包装检测食品新鲜度所取得的进展。最后，作者强调了当前研究的局限性，并展望了人工智能技术辅助智能包装新鲜度检测的未来方向。这将为智能包装在食品新鲜度检测领域的未来发展提供有价值的见解。

结论

人工智能技术在食品新鲜度检测中的应用在国内外已得到广泛应用。尽管智能包装材料、人工智能算法、传感器和信号采集等方面取得了一定进展，但在实际应用中仍存在一些不足，主要表现在以下几个方面。

01

食品新鲜度监测传感器种类较少，性能不稳定。传感器的类型和性能对食品新鲜度检测的有效性有重大影响；因此，有必要开发适合不同食品新鲜度检测的传感器。目前人工智能算法中广泛应用的神经网络算法，具有很强的识别和学习能力；但其稳定性还需要进一步提高。随着人工智能技术的不断发展和优化，人工智能算法与传感器的结合，未来在食品新鲜度监测方面具有巨大潜力。此外，传感器的性能对食品新鲜度的检测效果也有很大影响。

02

人工智能算法需要大量时间来计算和处理大量数据。食品新鲜度检测中需要对大量数据进行处理和分析，需要进行大量操作来获取附加信息，这会给食品新鲜度检测系统带来很大的负担。当代人工智能算法经常利用 GPU（图形处理单元）来加速数据处理和分析。然而，GPU仅限于处理1D和2D数据，这使得其加速性能不足以处理实际应用中所需的3D和多维数据。为了解决这个问题，可以集成多个数据集，以实现不同维度的数据处理。

03

大多数食品新鲜度检测算法利用人工神经网络、支持向量机和其他先进技术。例如，人工神经网络要获得满意的预测性能，需要大量的训练样本；支持向量机的分类精度受样本量影响显着；而当支持向量机应用于食品新鲜度检测时，可能会产生较大的误差，其预测精度不能保证达到100%。

04

食品新鲜度检测系统信息处理速度慢、响应时间长、信号采集时间长。目前，人工智能技术在食品新鲜度检测中的应用主要集中在图像处理和模式识别方面。例如，为了在监测食品新鲜度方面取得更好的效果，需要通过识别算法将图像转换为化学信号。此外，将传感器响应信号转换为化学信号对于传感器响应信号处理中使用的人工智能算法也是必要的。负责处理传感器响应信号的人工智能算法还必须将其转换为化学信号，并将其与食品新鲜度结果进行比较。所以，食品新鲜度检测系统必须提高其信息处理速度以满足其应用的要求。此外，新鲜度检测过程需要收集大量原始数据并进行分析、建模和预测，耗时耗力。

05

人工智能技术辅助食品新鲜度检测智能化水平低，缺乏可持续发展能力。目前人工智能技术在食品新鲜度检测中的应用大多还处于实验阶段，人工智能辅助食品新鲜度检测的实际落地还存在许多挑战需要克服。首先，智能包装材料研究匮乏，目前尚无可用于人工智能辅助食品新鲜度检测的智能包装材料的研究成果。其次，缺乏对不同智能包装材料在不同储存条件下的稳定性和可靠性的比较研究。再次缺乏对可行性的分析和讨论，人工智能技术在食品新鲜度检测过程中的影响因素、优缺点。最后，缺乏关于开发集成人工智能技术辅助系统来测试食品新鲜度的讨论。

展望

在未来的研究中，人工智能技术可以在以下几个方面进行进一步探索：一是将人工智能技术与智能包装材料相结合，通过数学模型建立智能包装材料与食品新鲜度之间的关联性；其次，利用人工智能技术评价食品新鲜度，建立评价指标体系；第三，将人工智能技术应用于食品新鲜度检测领域，识别食品新鲜度；第四，人工智能技术与传统检测方法的结合，可以提高检测效率，有利于食品新鲜度的快速精准评估。

参

考

文

献

Li, X.; Liu, D.; Pu, Y.; Zhong, Y. Recent Advance of Intelligent Packaging Aided by Artificial Intelligence for Monitoring Food Freshness. Foods 2023, 12, 2976. https://doi.org/10.3390/foods12152976

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