AI进军深海领域,NIR紧随其后可能会有一席之地?


 
深度学习进军深海领域,将涉足价值几十亿美元的金枪鱼行业,人工智能的下一个前沿,可能涉及教会计算机来区分长鳍金枪鱼和黄鳍金枪鱼。

大自然保护协会(The Nature Conservancy)是一个环境保护非营利机构,它与几个太平洋岛屿国家和一个大型金枪鱼捕捞公司合作,使用先进技术更轻松地统计和识别海上捕捞的鱼类。

合作的目标是,使用先进的人工智能技术,如深度学习,来帮助渔民减少保护动物的捕获量,如鲨鱼和海龟这些在捕捞金枪鱼时被误捕的海洋生物。大自然保护协会希望该方案能够防止过度捕捞,帮助濒危的海洋动物恢复数量,同时不至于使渔民们丢掉工作。

“我们很乐观地相信,数据科学可以帮助我们区分乌龟和金枪鱼,并且在不小心遇到鲨鱼进来时标记提醒。”大自然保护协会的项目总监马克·齐姆林(Mark Zimring)说。

谷歌和Facebook这样的公司通常会使用AI技术,如机器学习和深度学习,来识别图片中的人脸。大自然保护协会认为,这一相同的面孔识别模式技术可以应用于价值60-70亿美元的金枪鱼捕捞业。

 
那么NIR在这个领域会有哪些出人意料的作为呢?

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鱼肉因其营养健康深受国内外消费者欢迎,但是鱼类及其产品的质量及安全的工业级别检测还存在很多问题和挑战, 如何进行质量安全实时监控是生产商和消费者都十分关注的问题。现有很多对鱼类及其产品的微生物检测、理化检测、新鲜程度评定、感官品质评估等传统的分析方法,尽管在这其中, 有的方法权威准确, 然而这些方法一般耗时费力, 需要技术娴熟的测验人员, 而且破坏原材料, 不适合实时在线监控。
 
为了弥补传统分析方法的缺陷, 许多国外学者转而研究监控鱼类及其产品质量安全的无损检测技术。无损检测技术可以避免破坏性测量造成的样品损失; 并且检测速度快, 机械化自动化程度高,节约了时间和劳动力; 实时监控可以跟踪源头从而满足消费者的需求。无损检测技术在果蔬、乳品的品质控制上已经得到广泛的应用, 但在我国的水产品加工、贮藏、运输过程中的质量安全检测领域尚处于发展阶段。

金枪鱼1.png

 
NIR与VIS类似,也常用于新鲜度和贮藏时间的预测, 例如三文鱼之类的高脂鱼利用NIR可以构建高适性模型,采用 SW-NIR(short-wave near-infrared,短波红外光谱)研究了烟熏三文鱼的盐含量,在此基础上, 结合反向传播神经网络方法, 研究了烟熏三文鱼的盐含量。NIR( 扫描光谱
1000~2500 nm)结合 PLS(partial least squares, 偏最小二乘法)多元回归模型可以预测鱼肉的粗蛋白含量, 相关系数 R2=0.95, 有较高的准确性; 
 
NIR还可以预测蛋白质的二级结构, 从分子层面观测蛋白质链的打开和蛋白质的相互作用。
 
NIR 还可以获得关于鱼肉脂质的数据,通过 NIR 光谱建立了金枪鱼总脂肪含量和游离脂肪含量的测定方法;通过傅立叶转换红外技术实时监控了鳕鱼油水解过程。NIR 也被广泛应用在鱼类及其产品的水分含量和水分活度的测定中。 

根据寄生虫和鱼肉光谱学的相异性, NIR 技术可以检测出寄生虫,利用 NIR 观测获知三文鱼表面是否有细菌生长,与此类似, 结合 NIR 和 PCA/PLSA 模型可以预测大西洋鲑鱼是否发生了腐败。
 
如果可以将NIR技术应用于鱼类及其产品在产业化生产中的质量安全的在线监测, 可以实现工业化检测的革新, 不仅可以保证鱼类及其产品的质量安全,同时可以提高检测效率,节省人力物力; 而且无损检测节约了鱼类资源, 减少了废弃物对环境的污染, 降低了有害化学试剂对检测人员的伤害。近红外光谱切入鱼类育苗领域,这技术真的能提高孵化效率吗?
 

 
是的,接下来知识大融通环节了,希望看过解惑的人都能把知识带回去活学活用,毕竟提高品位的心理愉悦还是非常需要的。金枪鱼又名鲔鱼、吞拿鱼,是全球重要的大型远洋性商品食用鱼之一。
 

 
金枪鱼肉质柔嫩鲜美,肉色红润鲜亮,营养成分丰富,含有大量的肌红蛋白、不饱和脂肪酸和必需氨基酸,能有效预防贫血、降低胆固醇、保护肝脏等,被视作营养健康的重要鱼种,为日本、欧美等发达国家所青睐。近年来,随着我国经济的发展和饮食文化的不断繁荣,消费者越来越注重食品的营养、健康与安全,金枪鱼在我国的消费量不断增加。但是作为远洋鱼种,金枪鱼在长途运输和贮藏过程中很容易因环境或微生物、酶的作用而腐败变质,影响它的营养价值和食用安全。
 
知识点来了,新鲜度是评价金枪鱼品质的重要指标,也是企业生产加工时的重要参考,对于确保产品消费价值,预测货架期具有十分重要的意义。传统的鱼肉新鲜度检测多以K值、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)值等破坏性方法为主,不仅过程复杂、费时费力、时效性差,还会造成原料的大量污 染和浪费,无法满足企业和消费者对检测方法快速无损的要求。
 
没错接下来就是近红外闪亮登场,近红外光谱技术(near infrared spectroscopy,NIRS)作为一种快速、准确、绿色无污染的检测分析技术在肉及肉制品分析领域有着非常广泛的应用。尤其鱼类产品在贮藏过程中,与品质变化相关的C—H、O—H、N—H和C=O等的倍频及合频吸收谱带主要表现在近红外光区,通过这些化学键的红外吸收变化便可以检测原样品的新鲜度信息。近红外光谱技术在猪肉、鸡肉、鸡蛋、鳕鱼、鲫鱼、鲑鱼等肉和肉制品新鲜度分析检测中有着良好的预测效果,但是目前针对金枪鱼新鲜度的快速检测还鲜有报道。因此,基于近红外技术建立一套快速、有效的新鲜度检测方法,减少浪费的同时,为金枪鱼的品质保藏和货架期预测提供有效依据,近红外就真的进入了蓝海市场。
 
实验过程不赘述,非专业人士听不太懂,专业人士只需要实践就知道,所以我们直接说结果。
具体参见《傅里叶变换近红外光谱技术快速检测金枪鱼新鲜度》

金枪鱼2.png

 
接下来就是市场的行为,以前我们一直说新鲜度都是依靠传统感官评价,如今终于享受到近红外技术发展带来的红利了。顺便说一下2015年,陕西省动物研究所大鲵科研团队与美国孟菲斯动物学会、密西西比州立大学联合攻关的“利用近红外技术判定大鲵性别的研究”项目取得了部分成果。被誉为“水中人参”的娃娃鱼,未来在消费升级的浪潮中,估计也迟早进入到人们的食用营养价值体系中。
 
接着说金枪鱼,据美国食品工业协会预测,2018年中国将成为最大进口食品消费国,市场规模将高达4800亿元。
 
2017年6月9日,在澳洲政府的见证下,京东生鲜、海南航空、澳大利亚百斯顿集团、鲜动生活四方共同达成战略合作,首次将世界顶级食材-澳洲冰鲜蓝鳍金枪鱼引进国内,并在京东生鲜独家发售。通过海南航空的专机运输及京东生鲜的全程冷链物流,实现48小时从捕捞到消费者者手中,带来从舌尖到味蕾的极致体验。
 

 
蓝鳍金枪鱼通常生活在水下几百米的深海区域,寒冷水域使得其肉质多脂、味道鲜美,被称为海中钻石,是全世界公认的顶级美味。品种稀有、生长缓慢、难以捕捞,使得蓝鳍金枪鱼价格十分昂贵,曾创下1斤3万8的高价记录;自20世纪50年代,由于过度的捕捞,蓝鳍金枪鱼的繁殖数量急剧下降了90%,濒临绝种,曾被世界自然保护联盟列为极危物种。直至目前,也只有澳大利亚和日本攻克了蓝鳍金枪鱼的人工养殖问题。
 
近红外在线监测金枪鱼新鲜度系统对于捕捉和加工厂来说是不错的选择,而便携式近红外金枪鱼无损检测新鲜度对于一些高档餐厅还是很有必要,而我们消费者若是可以通过手机端实时获取新鲜度信息,这才是真正享受了味蕾,这也正是近红外技术让人们生活更美好的体现,有人说我不喜欢吃金枪鱼啊,好吧,你可以试一试近红外测鲫鱼,感觉有点杀鸡用牛刀的意思。
 
我觉得近红外切入金枪鱼新鲜度检测应该是更符合以消费者为中心的新一代消费升级趋势,也能让近红外更广泛进入到人们生活中,毕竟金枪鱼消费者大多数为白领,商务人士,以及来往日本中国的工作人员和入境游客。
 
 

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