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文丨智慧相對論（ID：aixdlun），作者丨黃康瑄
“機器人餐廳”真的向我們走來了？
在深圳舉行的第22屆中國國際高新技術成果交易會上，煲仔飯機器人、漢堡機器人、五穀豆漿機器人、棉花糖機器人、冰淇淋機器人等多款智慧餐飲機器人云集，引起參展民眾爭相拍照、體驗。
目前，佛山、廣州、江門等地已經有13家機器人餐廳落地；超200餘臺各類餐飲機器人單機裝置，在北京、江西、陝西等10餘個省市的醫院、商業中心、景區、大學和政企單位實現運營。
煎炸交給機械手，油煙燙傷不用愁兩年前因為工作動作太慢而被CaliBurger“炒魷魚”的自動化烹飪機器人Flippy，經過改版後重新迴歸快餐店的後廚。
今年初，食品製備自動化公司Miso Robotics推出了新款產品Flippy Robot-on-a-Rail，簡稱Flippy ROAR。和前一代Flippy不同的是，Flippy ROAR不僅能煎漢堡排，還可獨立製作多種食物，包括雞柳、雞翅、炸薯條、薯餅、洋蔥圈、熱狗、披薩等。
Flippy ROAR採用了計算機識別、深度學習模型和智慧感測器技術，透過烹飪學習訓練，讓它掌握不同食物的烹飪方式、所需時長、溫度，以及其他相關技巧。在實際操作過程中，廚房人員可透過觸控面板控制Flippy ROAR，其配套的執行軌道，讓它在廚房的移動更加安全方便。利用視覺識別技術定位廚房用具、區分食物種類、監控食物熟度；以智慧感測器檢測燒烤板溫度等外部資訊，作為Flippy ROAR下一步動作的依據。若出現煎糊或起火等意外狀況，則會迅速發出警報。
再者，Flippy ROAR連線的MISO-AI系統可實時接收訂單，根據訂單順序、菜品資訊和製作時長，自主決策製作的優先順序，在短時間內最大化地完成多個訂單。彌補了以往“動作慢、效率低”及“無法因時制宜”的缺點。
Miso Robotics為Flippy ROAR制定的價格比前一代降低了一半，並提供月租機器和維護升級的服務。今年七月，Flippy ROAR和快餐連鎖店White Castle合作開展試運營，試用成功後將逐漸投入各門店。據VentureBeat報道，Flippy ROAR也將在CaliBurger的50家分店投入使用。
當然，Flippy ROAR並非唯一的商用廚房自動化裝置。舊金山比薩連鎖店Zume Pizza使用大量機器人來壓制披薩麵餅；漢堡連鎖店Creator藉助感測器和微型計算機來準備餐點。波士頓餐廳Spyce Food設有半自動化廚房，切配、炒菜、裝盤、洗碗全部由機器人完成，可在1小時內生產近200份套餐。
自動化廚房機器人為烹飪方式、內容大量重複且注重出餐效率的快餐領域提供了新的解決方案。白色城堡連鎖店副總裁Jamie Richardson表示，“自動化廚房機器人可以承擔廚房裡的那些重複、耗時又危險的工作，讓後廚員工不必在高溫悶熱的油鍋前工作，可以在更安全的環境下，負責客戶服務、食材準備等別的業務，增加用人效率。”對餐廳而言，不但能節省許多成本，也降低了食物病原體傳播的可能性，以及人員頻繁接觸所帶來的新冠感染風險。
“智慧相對論”看到，許多食客會帶著興奮的心情走進“機器人餐廳”，但對於普通家庭和個人而言，自動化烹飪裝置就沒那麼好用了。
一名FANLAI烹飪機器人的使用者曾總結了智慧炒菜機器人的缺點：必須自己準備配菜、必須自己控制好配料分量、必須自己放配菜到固定盒子、只能炒固定分量以內的菜餚，而且只能用來炒菜。一些智慧炒菜機公司會提供專用配菜包，但價格稍貴。“其實（炒出來）味道還可以，但是比自己炒的差遠了。鍋不用洗但是要清洗裝置也是麻煩。而市面上很多這種裝置廠家是沒有提供配菜的，如果要自己洗菜和切菜也就很麻煩了，而且分量控制也是沒辦法增加的，只能多炒幾次！”
其次，自動化炒菜裝置千篇一律的做法與味道，對於多數家庭和個人而言過於單調。就像網友說的: “機器人最大的優勢應該是動作的一致性，但這個其實也成了機器人最大的劣勢，至少在炒菜這個領域來說。中國人還是喜歡自己每一次做出不一樣的味道。”
自動烹飪機器人只能製作內建食譜上的菜餚，還必須按照規格準備固定種類、分量的原料，這樣有限的烹飪方式、分量和口味並不能滿足一般家庭個性化的飲食需求。因此，自動化烹飪裝置並未在C端得到普及。
看圖認菜沒問題，食譜識別不容易2019年7月，北京大學開始試行識菜結算機器人。這款菜色識別機器人認識食堂內200多款菜色，運用AI圖片識別技術，可以根據食物紋理在2秒內識別菜品，大幅提高了餐廳結賬速度。
“感覺食堂變得更高大上了，機器的收銀速度和食堂阿姨差不多。”一名同學說，“不過，如果人工收銀和機器人收銀都空著，我還是會選擇食堂阿姨，因為食堂阿姨站得更前面，並且當你還沒靠近，她已經積極地幫你算好了價錢。”
一些同學表示，這款機器人並不能很準確的區分饅頭和包子、土豆燒雞和紅燒肉以及大碗米飯和小碗米飯的區別。購買這些菜品的時候，經常需要再核實一下價格。
食堂阿姨普遍認為，機器人雖能在人多的時候減輕她們的負擔，但是她們對許多菜的價格爛熟於心，計算起來非常快，識菜機器人似乎可有可無。不僅是大學食堂，已有越來越多餐廳開始使用AI識別菜品自動結賬的功能。如Microsoft的員工餐廳，一名員工表示，自使用了自動識菜結帳系統，“結賬時間從五分鐘變成五秒。”既能大幅縮減結賬時間，又能減少人力成本。識菜機器人正逐漸成為餐飲業的新寵。
相對於學校食堂中數量有限的菜品識別，運用AI來識別食譜就困難許多。
人工智慧想要成功分析食譜，必須先弄清楚圖片中是什麼食物；再推斷出食材和配料的加工過程。但現有的AI在第一關就被卡住了。
2017年，麻省理工學院計算科學與人工智慧實驗室（CSAIL）的研究人員依此思路，建立了一款名為Pic2 Recipe的應用。Pic2 Recipe利用神經網路技術，能從食物圖片分析食材的成分，反向推匯出製作過程中使用過的材料，並向用戶推薦類似的食譜。研究團隊藉助內含上百萬份食譜的Recipe 1 M資料庫來訓練Pic2 Recipe的神經網路系統，讓它能在各個食物影象和其對應的成分和食譜之間建立聯絡。但照片質量對識別結果的影響較大，拍攝角度、遠近、擺放和燈光等不同場景下的同一食物，可能得出不同識別結果。
這樣的體驗並不符合日常使用需求，Pic2 Recipe的聯合創作人表示:“最重要的問題就是如何獲得正確的影象比例。人們在拍攝食物照片時，總是有很多不確定因素，比如拍攝距離的遠近（影響食物的大小），拍了一盤菜還是多盤菜（也可能某盤菜的一部分）。但這些問題也合情合理，畢竟你把一塊放大的餅乾給普通人看，他們也有可能會誤認為是一塊煎餅。”這些不確定因素造成Pic2 Recipe的識別正確率只有65%，研究團隊正在提升Pic2 Recipe的精準度，並繼續豐富它的技能。
2018年，Facebook人工智慧研究所的研究人員使用和Pic2 Recipe不同的演算方式，開發了另一個AI食譜生成系統，藉由美食圖片識別餐品的菜名、食材原料組成與加工程式。
傳統的食譜識別系統被表述為一個檢索任務，根據嵌入空間中的影象相似度評分從一個固定的食譜資料庫中檢索出來的。這類系統的效能在很大程度上取決於資料庫的大小和多樣性，以及所學的嵌入質量。缺點是當資料庫中不存在查詢目標的匹配菜譜時，這些系統就會失效。
針對這個不足，Facebook研究團隊轉換了思考方向，將影象到食譜問題公式化為條件生成問題。利用食物圖片和對應食譜來做AI模型訓練，使用預先訓練的影象編碼器和成分解碼器，讓它們利用從輸入影象和成分共現中提取的視覺特徵來預測一組成分。將影象及其相應的成分列表為條件生成指令序列，推匯出它們的加工方式，形成多份可能的食譜。再根據加工方式的可能性從高到低排列，以此生成最終食譜。
由於食品在加工後往往會形成嚴重的形變，而且成分經常在烹飪的菜餚中被掩蓋，加上原料、調味料、菜色種類及烹飪方式的多元，包含溫度、火候、烹飪時間等製作過程中的些微差異，都會使餐點產生變化。這些變數為食譜識別增加了不少難度，因此，這款可以接受任何圖片的FB系統甚至不能準確判斷圖片內容是否為食物。當研究團隊匯入月亮圖片時，系統將其認作煎餅；而皮卡丘的圖片則被識別為煎蛋。
隨著人工智慧自動化和圖片識別技術逐漸成熟，食譜識別的相關研究已持續進行了數年。食物成分識別可幫助我們管理營養攝入情況，也能為廚師及烹飪愛好者提供靈感。但烹飪活動本身的變數極大，加上食物圖片質量受拍攝技術、距離及環境等因素影響，現在的食譜識別技術尚未成熟，仍有不少問題尚待解決。想要獲得新食譜，上網搜尋關鍵詞或許比拍照更加便捷可靠。
玉米片+牛肉+咖啡豆，原來你們AI好這口?IBM曾和美食雜誌《Bon Appétit》合作進行了一個有趣的實驗，將《Bon Appétit》中超過一萬份食譜輸入人工智慧機器人沃森的“大腦”，推出主廚沃森（Chef Watson）創意食譜合成網頁。只要輸入想吃的菜系或食物種類(如墨西哥餐或麵食)，再加上一個主題(如萬聖節)，就可以得到一份創意食譜。
或許是AI的口味和人類不一樣，Chef Watson食譜的娛樂性遠遠高於實用性。它經常輸出像“可可加上藏紅花、黑胡椒搭配杏仁和蜂蜜”這類不尋常的早餐組合，或是”用玉米粉圓餅片搭配牛肉和無花果，然後澆上磨碎的咖啡豆”等“黑暗料理”。
不只是IBM，麻省理工學院也做過類似的嘗試。
2018年，MIT的學生髮布了AI披薩主廚Strono。研發團隊從食品blog和食譜網站上搜集了數百種手工披薩配方，形成一個“披薩食譜資料庫”，利用開源的機器學習模型textgnrnn，讓Strono從中學習，以現有原料和食譜做為參考，創作出它自己的創意披薩食譜。
這些食譜和Chef Watson一樣，也存在一些常人難以想到的搭配，如藍莓、菠菜和羊乳酪披薩；培根、牛油果和桃子披薩等。Strono的披薩食譜還發明瞭一些根本不存在的食材，比如“wale walnut ranch dressing”。為了完成實驗，研發團隊邀請了波士頓手工披薩店Crush Pizza的老闆兼主廚，根據Strono的食譜實際做出這些披薩。Strono的作品中，最受歡迎的是蝦、果醬和義大利香腸的搭配。Crush Pizza的老闆已將Strono的這款創意披薩加入選單，供客人享用。
即使擁有大量的食譜及食材相關資料，由於未對食材本身進行分析，Chef Watson和Strono仍然不能很好的掌握食材之間的匹配度，輸出的食譜像是將食材和烹飪方式的隨機組合。
由於烹飪本身的變數太多，要形成一份美味的食譜，必須對食材種類、狀態、分量、火候、溫度及烹飪方式之間的相關性等進行徹底的分析比對。目前尚未出現能完全達成以上要求的AI技術。
志趣相投可為友，氣味相合可成菜雖然現在的AI還無法穩定地輸出創新且合理的食譜，但單純分析各類食材之間的匹配度，還是可以做到的。
Foodpairing就是一個透過化學手段分析食材氣味，以AI演算法技術匹配食材，提供食材搭配建議的網站。透過人工智慧運算，分析比對食物氣味，能幫助廚師開發新食譜，改良現有菜色口味。
由於人類品嚐食物時所產生的口感多半來自嗅覺，一位米其林三星大廚曾提出假說：如果兩種食物的氣味組成越相似，他們就應該越容易被搭配成一道成功的菜餚。這一假說成為Foodpairing創始人Bernard Lahousse的靈感來源。
研發團隊以獼猴桃和海鮮作為實驗物件，先利用高效液相色譜法和氣相色譜法分析大量海產的氣味組成，確定不同氣味的濃度及其嗅覺閾值，將資訊輸入Foodpairing的資料庫，再逐一與獼猴桃的氣味互相對比。實驗結果顯示，最適合搭配獼猴桃的海鮮為生蠔。大廚隨即用這兩樣食材創造了新菜Kiwître，成功獲得許多美食評論家與食客的好評。
AI的加入讓新菜開發事半功倍，為苦思冥想搭配食材的大廚節省不少時間。這一新穎的創作方式讓不少廚師和餐廳對這套系統充滿興趣，如西班牙的鬥牛犬餐廳和紐約的Eleven Madison Park便開始和Foodpairing展開合作。
在服務廚師和餐廳的同時，Foodpairing網站透過部份免費的形式，為一般使用者提供酸奶、麥片等新穎的搭配口味，日益擴充自己的食材香料資料庫。利用機器學習技術，自動獲取不同地區的消費者在社交網路中關於菜色和潮品口感的討論，以及大廚們放在網上的食譜。在此基礎上，Foodpairing也開始分析不同地區消費者的口味偏好，併為食品公司提供關於產品口味的建議，幫助他們預測新產品的市場反應，減少開發新品時造成的食物浪費。
“智慧相對論”查詢到，去年，Microsoft公司與瑞典釀酒廠Mackmyra和Fourkind合作，推出全球第一款由AI製造的威士忌。由Microsoft Azure雲端及Azure認知服務提供酒廠的機器學習模型，並利用現有的配方、銷售資料以及客戶喜好等資料，讓AI透過大資料從超過7000萬個方式及口味中選取製作方法。這款AI設計的單一麥芽威士忌被形容為帶點果味、橡木味及少許鹹味的佳釀。此外，調味料公司McCormick、包裝食品公司Conagra以及百事可樂公司也都在用人工智慧來創造新的食品口味。
今年10月，微軟公司與瑞士調味品公司Firmenich合作，以Firmenich公司的原材料資料庫為基礎，用AI研製出一種用於植物性肉類替代品的輕烤牛肉口味。這款口味集合了Firmenich獨特的配料和“SmartProteins”在植物蛋白替代品方面的專業知識。旨在滿足客戶對替代蛋白質的需求，並在一系列蛋白質基礎上發揮作用。針對越來越受歡迎的無肉健康飲食，在鹹味食品、甜食和飲料中建立素食和純素食，為此類使用者提供傳統的肉類和奶類產品的替代品。
氣味分析運算和大資料分析處理充分發揮人工智慧的優勢，為食品定製口味、最佳化口感提供解決方案，也加快了產品研發的週期，減少食物浪費及人力時間成本。將研發人員從大量重複勞動中解放，得以更專注於AI做不到的事，如新配方的試吃、品味和改良。
Firmenich調味品公司總裁Emmanuel Butstraen表示，新冠疫情危機改變了食品創新格局以及消費市場，“我們必須以更快的速度，以更大的創造力來理解和應對快速發展的需求。無論是透過提供舒適和愉悅的時刻，還是解決向更健康的食品和飲料的更大轉變”他說。“AI的加入使我們能夠更好地利用不同的原材料去探索新的創意線索。考慮到特定的產品引數，例如100％天然成分和法規要求，該技術增強了我們的調味師建立優質口味解決方案，並加速了我們產品研發的能力。” 目前，Firmenich正對基於其核心口味的幾款新型人工智慧風味進行高階測試。
結語AI技術人工智慧在快餐生產自動化、演算法匹配食材、新品研發等方面已趨成熟，成為廚房裡的好幫手。人工智慧無法取代人類廚師，卻能讓大廚如虎添翼，幫助我們擁有一個由更好的食物創造的，更好的世界。
參考資料:
1. 雷鋒網《全能型AI機器人“廚師”來了 網友：又來搶飯碗？》
2. 機器人線上《Flippy ROAR導軌導航升級，廚房機器人在食品行業大顯身手》
3. 獵雲網《Miso Robotics推出Flippy 2廚房機器人》
4.Peter Basildon《Pic2Recipe:Discover a Recipe from a Picture》
5. 矽谷密探《它山之石 | 還有這種操作，AI為三星米其林廚師寫食譜》