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瑞士銀行未來農業報告：糧食的未來和我們面臨的挑戰

于曉

2019-08-26 10:10:31

[ 導讀 ] 科技重塑農業傳統，設施農業、有機食品、人造肉潛力大。

圖片來源@Unsplash

文｜35斗（ID：vcearth），編譯｜李薇羽、羅建軍

瑞士銀行首席投資辦公室（UBS Chief Investment Office，簡稱UBS）今年七月發布了一項研究報告，系統剖析了當下農業及食品行業的技術和產業趨勢，35斗對這份名為《食物革命：糧食的未來和我們面臨的挑戰》的報告進行了編譯。

科技重塑農業傳統，設施農業、有機食品、人造肉潛力大

農業逐漸向城市和垂直方向發展

城市農業和垂直農業屬于創新的解決方案，并開始在世界范圍內獲得吸引力。它們可以以商業生產的形式出現在辦公室或超市頂部的天空農場、公共分配區(比如由于空間不足而位于草坪邊緣)、公園和花園的可食用邊界、建筑物上的生活墻，以及為支持弱勢社區而設立的社會食品項目。

這些技術的核心是利用照明系統的創新，使植物能夠快速生長，并提高營養特性。垂直農業在土地稀缺且價格昂貴的城市地區更能凸顯其價值。在這個系統中可以種植的經濟作物種類正在增加；

與此同時，設施開發的相關成本正在下降——這使得它們在世界各地的許多城市變得越來越普遍。例如，2018年6月，Crop One控股公司與阿聯酋航空餐飲公司合作，創建了世界上最大的垂直農場（13萬平方英尺），該農場將于2019年底在迪拜開業。

總的來說，這一技術發展是為了減少資源浪費，與傳統農業相比，它帶來了巨大的環境效益，具體包括:

與傳統的田間種植相比，減少了95% - 99%的用水量，沒有農業徑流(據了解，廢水是可飲用的);

所需種植面積大大減少(農場垂直堆放在工業建筑內);

零殺蟲劑、除草劑或殺菌劑(沒有土壤的封閉環境) 的使用，更少使用化肥(植物使用的劑量是很小的，沒有過量或浪費肥料)。

反對垂直農業的人經常提到能源使用，特別是碳足跡——因為大約70%的垂直農業會伴隨著大量電源的使用。但在我們看來，LED技術在持續進步，所以有望在未來幾年繼續降低成本。

此外，這些成本必須與人們盡可能“本地化”飲食的好處一起考慮：更少的食品運輸里程(新鮮農產品運輸的距離)意味著城市人口會獲得更新鮮的食品，這鼓勵我們消費應季食品，并減少有害包裝的過度使用。

科學家進軍肉制品研究

在未來10年，技術發展會允許我們制造出替代肉類、魚類、蛋類和乳制品的食品，它們具有更低的碳足跡，而且不需要屠宰動物，因而成為一種可行的商業選擇。例如，《環境科學與技術》(2011)雜志上的一篇文章表示：實驗室里研發的肉類可以減少78-96%農業造成的溫室氣體排放量，同時減少99%的土地使用。

實驗室培育的或者說“培養”肉類，可以成為真正的肉類和植物性產品之間的橋梁。位于荷蘭的Mosa Meat公司利用細胞自我繁殖技術生產出一種“動物性”產品，同時避免對繁殖、飼養和屠宰大量動物的需要。科學家們從動物比如牛、豬、雞和海洋生物等身上然后把它們放在生長介質中的生物反應器中，產生“培養肉”。

雖然目前的科學技術還不能使人造肉達到“上等牛排”的口感，但漢堡、雞塊和肉丸等加工肉類廣受好評，有望在五年內在超市上架銷售。其他公司如Singapore’s Shiok Meats正專注于生產以細胞為基礎培養的海鮮，科學家們在實驗室中復制蝦的干細胞，以制造可食用的組織。科學家最終的目標是培養這些細胞直到它們長出大片的肌肉組織，只是這一設想還沒有實現，好幾家公司都強調了復制真正肉類的質地和形狀所面臨的技術挑戰。

此外，價格也是當下面臨的難題之一。在美國，牛肉末的價格約為每磅5美元，而實驗室培育的人造牛肉價格約為每磅100美元(而Beyond Burger的價格為每磅12美元)。

但隨著私人投資和需求的增加，這一差距無疑將會縮小；2017年3月，Memphis Meats公司告訴《華爾街日報》，他們已經將一磅細胞培養雞肉的價格降到了9000美元/磅，僅僅一年之后，該公司的首席執行官就宣布價格已經降到了1000美元/磅以下(《華盛頓郵報》，2019年)。

關于這些“新型肉類”的另一場斗爭，旨在防止企業將“肉類”一詞用于傳統飼養肉類以外的任何東西。這場斗爭已經轉向政治層面，一些司法管轄區已經提出或通過了相關立法。不過，肉類行業的大公司本身也在大力投資于肉類創新，將其作為外包研發的一種形式；瑞士肉類加工巨頭貝爾食品集團(Bell Food Group)就是一個例子。

有機農產品成為主流

近年來，本地食品運動已成為世界各地出現的優質食品行業的一個引人注目的組成部分。它產生于對種植自己食物的人的誠信進行評估的愿望，并將這一過程視為確保更健康、更安全、更環保的可持續食物不可或缺的一部分。

在城市地區興起小農市場本身就是一個獨立的運動，但有機食品被視為這一更廣泛趨勢的一部分。然而，有機農業傾向于極化思維。一個陣營認為，廣泛采用有機食品將使世界上一半的人挨餓，而另一個陣營則認為有機食品對健康飲食至關重要。所以關鍵問題在于，有機農產品是代表了一種必需品，還是僅僅是消費者的一種可取的選擇。

隨著我們對滲透在日常生活中的毒素和致癌物了解加深，許多消費者對有機和生物產品的信任似乎正在增強。

高價值消費者對食品安全和營養質量的擔憂，以及對產品品牌和營銷方式創新的擔憂，正在降低這些產品的需求彈性。

另外，反對有機食品的一個主要理由是有機食品的產量較低。在有機部門的背景下，這個問題似乎不太相關，因為有機部門正越來越多地受益于與非有機農民一樣的數字和精確技術。正如我們在之前提到的，另一個擔憂是，只選擇有機產品的消費者將錯過種子科學家新一代創新的許多好處。

微藻可以改變世界

微藻是一類在陸地、海洋分布廣泛，營養豐富、光合利用度高的自養植物，細胞代謝產生的多糖、蛋白質、色素等，使其在食品、醫藥、基因工程、液體燃料等領域具有很好的開發前景。

藻類個體大小懸殊，其中，只有在顯微鏡下才能分辨其形態的微小藻類類群被人們稱為微藻（microalgae），故此微藻不是一個分類學上的名稱。

根據世界糧農組織(2016)的數據，每年消費的海鮮中有50%來自人工養殖。并且預計水產養殖業將持續繁榮——到2026年產量或將增長34%。在各方因素的影響下，飼料供應業便產生了巨大的壓力（飼料供應主要由飼料魚、大豆和其他谷物構成）。每年從野外捕撈的2000萬噸飼料中，約90%被磨成粉或油，用于養殖供人們食用的魚類(Tim Cashion, Frédéric Le Manach, Dirk Zeller, Daniel Pauly, 2017)。

這個現狀促使研究人員試圖制造一種替代品，它會提供飼料魚中存在的營養成分，這在經濟上是可行的，也不會耗盡人類直接依賴的糧食等資源。藻類可能是這種一種可行的脂肪酸替代來源。工業研究表明，藻類的生長速度比陸生植物快10倍，而生產等量生物量所需的土地少于十分之一。

只是要想取代每年2200萬噸的野生水產養殖魚類，就需要大量生產微藻。生產成本也應下調，因為農民會選擇充足和更便宜的糧食。根據Leslie Nemo在《科學美國人》(science American, 2019)上發表的一篇文章，提高產量的其他內在障礙是確定脂肪酸(如omega-3)的正確比例，以及模擬魚油中發現的自然平衡。

研究人員必須找到完美的藻類或酵母菌菌株，并喂給它們合適的發酵劑，這樣相關微生物就能按比例生產出所有東西，或者它們必須結合各種來源的脂肪酸，這些要求都使得協調生產更加困難。此外，替代飼料精煉廠再生產過程中的溫室氣體排放量也是個問題。

我們認為，克服這些障礙對于滿足人類的需要將是至關重要的，且不會增加過度捕撈和氣候變化對海洋生態系統的壓力。

天上無人機，地上機器人，智慧農業系統成型

在農場里擁抱創新

我們似乎正處在一個重大變革的風口上，不僅是在生產力方面，而且在如何、在何處、何時種植糧食等基本問題上都面臨著挑戰。初創企業各大公司擁有一系列技術創新，通過將數字解決方案集成到農業系統中，提高了營養物質和其他投入的精確應用度，即 “農業4.0”。

這樣做的同時，盡量減少對土壤的破壞，提高無人機技術在陸地和空中的使用，加強動植物遺傳、營養和健康，以提高生產力。

過去十年對這些技術投資的增加最能說明這種機會的重要性。2008年，農業科技的投資總額估計為1億美元。畢馬威會計師事務所(KPMG, 2019)的數據顯示，到2018年，這一數字升至42億美元。數據驅動的農業已經在幫助農民和食品生產商找到用更少的錢實現更大增長的創新方式。

隨著城市化降低了農村勞動力，新技術將對減輕剩余農民的工作量至關重要。操作將遠程化，流程將自動化，風險將由機器識別，問題將通過向中央指揮中心鍵入命令來解決。在未來，農民的技能將越來越多地是技術和生物能力的結合，而不是純粹的農業知識。

好消息是農民們已經習慣了技術。然而，阿德里安·珀西(2018)認為，脫節的現象仍然存在。他認為，除非我們找到一個讓農民參與農業科技的價值主張，否則他們(理所當然地)仍將對新產品持懷疑態度。科技的責任在于證明數字技術的進步不僅僅是環保的小把戲。人們需要使用更少的人力生產更多、更高質量的食品。將這些產品推向市場的企業家需要積極地從他們想要幫助的用戶那里收集反饋。

連通性差和缺乏綜合的實際解決方案是數字化滯后的另一個原因。此外，機器人機器的成本仍然高得讓人望而卻步，而像無人機和物聯網領域這樣的尖端解決方案成本高昂，而且學習難度大。

盡管農業科技還未盡善盡美，但是情況在不停地變化，我們將在下文中繼續討論。

地面機器人

拖拉機制導和自動駕駛技術已經成熟，但是無人駕駛的自動拖拉機要想成為普遍使用的拖拉機還需要很長的時間。監管、高傳感器成本和信任缺乏才是主要限制因素，而不是技術本身。

然而，智能工具的崛起正在加快步伐。事實上，先進的視覺技術是源于機器學習(即深度學習)。

在這里，機器學會區分作物和雜草，因為工具是沿著田地拉，使他們能夠采取特定地點的除草或噴灑行動。我們預計這種工具將越來越普遍。現在他們還處于嬰兒期，軟件還在開發中。博世(Bosch)與拜耳(Bayer)聯合開發智能噴霧器的合資企業正接近大規模商業化。

在廣域農業之外，農業機器人的應用受到了限制;尤其在園藝領域，智能技術在很大程度上僅限于灌溉。但一些新鮮草莓收割機已經試運行，一些正在過渡到商業模式。不過，這項任務在技術上仍然具有挑戰性：視覺系統需要探測復雜樹冠內的水果，而機器人手臂必須快速、廉價、輕柔地采摘水果。

新型的末端執行器，包括那些“軟機器人”，可以被動地適應水果的形狀，改進了由人工智能學習過程支持的抓取算法。低成本、高質量的機械手臂正在并工作投入，更好的視覺系統都在幫助推動這項技術走向商業化。

在乳制品行業，全球已經安裝了數千臺自動擠奶機。例如，荷蘭有3959個自動擠奶系統，總共有17667個擠奶裝置(Dairy Global, 2018)，這意味著大約22%的荷蘭農民擁有機器人。隨著機器人能力的肯定，該行業將繼續擴張。

空中無人機

無人機現在在種植周期的每個階段都有使用。他們制作精確的三維地圖用于早期土壤分析，幫助規劃種子種植，并收集數據來幫助管理灌溉和氮水平。

農業正逐漸成為無人機的主要潛在市場之一，因為該行業正逐漸擺脫近年來已商品化的消費機型。新成立的公司創造了無人機種植系統，降低了總體種植成本。這些系統將帶種子和營養物質的豆莢射入土壤，提供作物生長所需的一切。此外，在作物保護化學品的應用中，無人機可以掃描地面潛在的問題(如害蟲、真菌爆發等)。并且，無人機的空中噴灑速度是傳統機械的5倍。

農作物監測低效是提高產量的巨大障礙。使用無人機，時間序列動畫可以顯示作物的生長情況，如果顯示生產效率低下，人們便可以更改種植管理方式。通過使用可見光和近紅外光掃描作物，無人機攜帶的設備可以幫助跟蹤植物的變化，分析它們的健康狀況，并提醒農民注意疾病。

大數據與互聯互通

在我們的長期投資主題“能使用的技術”中，我們將云技術和大數據確定為五大使能用技術中的兩項，這兩項技術將增強許多行業的技術顛覆能力，甚至可能取代現有的行業領導者。

在我們看來，云技術的興起是一種民主化。它使較小的企業能夠使用大企業級別的應用程序，而大數據可以幫助從過于復雜而無法用傳統方法和工具操作的大型未開發數據池中提取重要的價值。

在食品生產中，物聯網和傳感器等聯網設備使得通過云計算和大數據技術收集大量數據進行分析成為可能。其結果是對農業因素的深入了解，如濕度、當地降雨率和溫度變化，可用于優化許多過程。

例如，在南美洲，糧農組織利用物聯網設備、云存儲和大數據技術開展了一個節水項目。在分析了數據后，該機構提出了切實可行的建議，幫助農民做出更好的決定。同樣，嘉吉(Cargill)也入股了愛爾蘭初創企業Cainthus。Cainthus利用面部識別軟件識別奶牛個體，并跟蹤牛群的健康狀況，旨在提高奶牛養殖場的生產率。

物聯網一直受到接入不足的限制，尤其是在農村地區。許多國家在邊遠地區的通信網絡投資，以及5G技術和其他低功率網絡解決方案的轉型潛力，正使該部門的數字化對許多偏遠農村生產者更具可行性。隨著人們認識到高速寬帶的經濟效益和社會潛力，農村互聯互通日益增強。隨著農業不僅進入代際傳承時期，而且數字增強型農業的經濟和環境效益變得更加明顯，對變革的阻力正在下降。隨著需求的增長，解決方案的短缺逐漸減少。

衛星系統

畢馬威會計師事務所(KPMG, 2019)稱，隨著成本下降和定期從小型、成本相對較低的軌道衛星系統收集大面積陸地圖像的能力增強，利用衛星的精準農業變得越來越可操作。該技術利用生物算法和其他工具對這些圖像進行分析，以觀察、測量、理解和響應作物田間和田間的變化。

世界經濟論壇表示，精準農業技術的應用正在迅速增長。通過使某種投入(如水、肥料或其他農業化學制品)能夠精確、定量地應用于某塊土地，農民可以既降低成本又提高產量。不同來源的數據，如高分辨率衛星圖像、氣象記錄、土壤養分傳感器、水流計和生產報告等，可以通過算法進行集成和分析，從而提出具體的建議，不僅提高農作物產量，而且盡可能保護環境。

將不同的技術集結起來會獲得最大好處。當大數據、物聯網和衛星與傳感器一起工作，應用于生產系統——無論是田園、園藝還是任何其他形式的生物生產——在最大化土地生產潛力的同時，最小化對環境的負面影響。要想實現這一目標，需要招募有技能的人才，梳理數據，得出能夠改善結果的見解，并構建能夠增強用戶感知的算法。

節水技術至關重要

根據聯合國的數據，23億人無法獲得足夠的衛生設施。超過6.5億人無法獲得安全飲用水。全球的糧食生產系統占據著全球最大的用水系統，它消耗了地球上70%的淡水。

水資源短缺不僅影響社會和經濟穩定，而且破壞自然環境和生態系統的可持續性。聯合國的研究表明，43個國家已經面臨嚴重的水資源短缺，預計到2030年，全球一半人口可能生活在水資源高度緊張的地區。

城市化會帶來工業化的提升和水資源消耗量的提升，這將對農業、淡水和沿海水產養殖資源造成更大的壓力。國際自然保護聯盟估計，到2050年，對水、能源和食物的需求將分別增長55%、80%和60%。因此，人們越來越關注食品工業用水的方式及其留下的生產足跡。設計系統、部署數字和分析技術，使生產者了解其水資源的可用性并精確地利用這些技術是至關重要的。

第四次工業革命的能力可以在減少水密集型工業的需求方面發揮重要作用。例如，在農業領域，微軟(Microsoft)等公司正在展示精準灌溉技術如何能夠利用智能傳感器在作物田和衛星圖像中實現。衛星可以收集有關土壤狀況的信息，無人機拍攝農田圖像，人工智能將數據轉成作物區域的熱點圖。

分布式賬本技術提供了進一步影響交易員和最終用戶行為的機會，通過以公開和透明的方式在用戶之間實現水分配的點對點交易。

基因工程蔬菜、植物漢堡、3D打印食品將成為餐桌主角

隨著世界人口規模和財富的增長以及城市化進程，食品行業將需要不斷地進行自我創新。它必須處理氣候變化、自然資源限制、日益增長的健康問題以及最新的時尚和生活方式趨勢的現實影響。我們現在吃的東西和吃的方式與上一代人不同，而10年后又將出現新的變化。技術創新塑造了從配料、口味到功能的新的食品需求。

今天的食品生產商和加工商將需要幫助他們保持相關性的策略。雖然下面的技術和討論在本質上是普遍的，但在我們看來，這些都是我們在未來十年如何吃和吃什么的前沿領域的主要內容。

然而，需要注意的是，這種轉變并非總是理所當然的。據《福布斯》報道，一項新的研究向那些想要出售人造肉的公司提出了警告。如果生產商和支持者不能改變公眾的看法，這種新型蛋白質可能會像轉基因生物一樣遭受同樣的命運。

當時，關于轉基因生物的新聞報道傾向于強調科學或經濟方面，而不是其他方面，比如對農民的產量效益、減少殺蟲劑的使用，或者新近的，omega-3脂肪酸的好處得到了增強等。與植物育種家一樣，植物性和新型食品的生產商也將面臨質疑，因為倡導將人造蛋白質產品定性為非自然、人工或合成的呼聲越來越高。

最近的全球調查告訴我們，盡管大多數消費者支持有助于對抗全球饑餓的創新，但他們也擔心，今天的科學可能正在傷害人類和地球。創新者需要聚焦消費者的關注點，并對他們的需求做出反應。這并不意味著我們要禁止他們的想法，而是要提高對話的質量，并即刻參與進來。

生物技術：基因編輯食品是下一個巨大的飛躍

生物技術，包括轉基因生物(GMOs)利用和CRISPR基因編輯，是食品生產和安全方面的一項重大進展。特別是CRISPR技術，可以在養活當前和不斷增長的世界人口方面大有助益。

我們已經在努力養活目前的70億人口，而氣候變化在未來幾十年只會帶來新的挑戰。最終，我們需要提高農業生產力，同時防止生物多樣性的喪失。因此，科學將被要求幫助克服障礙，滿足全球糧食需求。

CRISPR工程作物將具有對干旱、害蟲和疾病的內生抗性，這意味著更少的化學干預，形成更好的環境影響。此外，設計的產品可以有更大的功能效益，如較高的維生素和礦物質含量，這將有利于人類健康。

研發成本也應下降。荷蘭合作銀行（Rabobank，2019）的數據顯示，每個新品種的平均總成本約為1.36億美元，根據育種方法的不同，可能需要8到10年的時間來開發。然而，使用新的標記輔助育種技術，如CRISPR，可以將研發支出和時間減少到3-5年。

盡管如此，許多消費者，尤其是在歐盟，對之前源自生物技術的農業應用反應消極（show et al,2017），即把轉基因生物和基因編輯放在同一個桶里。正如show和Percy所指出的，如果沒有消費者接受程度上的提高（很可能通過改進教育方法和公眾參與來實現），CRISPR農業應用可能會面臨與傳統轉基因作物相同的法規和挑戰，阻礙CRISPR對可持續農業的貢獻。

Percy（2017）指出，未來的生產者，為了種植和保護我們的食物，將需要這些新的和多樣化的集成技術，與自然環境協同工作，并結合實時診斷信息——這包括CRISPR技術。我們需要打破一個揮之不去的刻板印象，即科技是天然、豐富、營養和廉價食品的敵人。生物技術的倡導者認為，消費者沒有意識到，轉基因作物在生產力和生物多樣性方面的表現超過非轉基因作物已有20多年，而生物多樣性是可持續發展的兩個關鍵指標。

植物蛋白正在擾動肉類市場

人們懷疑植物性肉類替代品能否提供真正的同類體驗，并讓許多消費者不敢大量轉向這些產品。盡管如此，它們的受歡迎程度正在上升。這些產品面臨的一個關鍵挑戰是復制肉類的脂肪平衡，盡管新的替代蛋白質在味道上比它們的前輩有了巨大的改善，而且正在形成。

產品感知將是替代蛋白質的關鍵挑戰。以植物為基礎的漢堡最近已經成為許多國家后院燒烤的固定食物。初創企業和成熟的肉類加工企業正在生產這種產品，目標客戶包括素食者和純素食者，他們增加了素食者和純素食者的選擇，同時吸引食肉者在不影響口味的情況下消費一種環保產品。

今年，在納斯達克上市不到兩個月的時間里，以植物為基礎的獨角獸Beyond Meat股價飆升逾5倍。這家總部位于加州的初創公司是第二波食品生產商之一，它們正在開發創新工藝，只使用植物成分，更緊密地復制真正的肉類結構和味道。

這條從默默無聞到成為主流的10年之路，在一定程度上可以追溯到乳制品行業。在那里，以大豆、杏仁和椰子為原料的牛奶和真正的牛奶一起占據著一席之地。英敏特(Mintel)的數據顯示，在截至2017年的5年里，“相同貨架策略”幫助美國非乳制品市場增長了60%，達到21億美元。現在，它從傳統乳制品生產商那里獲得了12.6%的市場份額。

Beyond Meat也采用了同樣的策略。該公司要求將漢堡和香腸的替代品放在超市的肉類食品過道里，而不是把它們放在專門的素食貨架或冷凍室里。Impossible Foods是另一家以植物為基礎的肉類生產商，多年來一直致力于自然復制漢堡肉餅的味道、質地和外觀。

同樣，替代乳制品市場也在快速增長，部分原因在于人們熟悉的營銷手段——健康、人性化和可持續性。另一個策略是通過高端合作伙伴推出產品。瑞典燕麥牛奶制造商“歐特利”(Oatly)將其在美國的產能限制轉化為實力，將早期分銷渠道引向紐約的高端濃縮咖啡吧。稀缺特質和咖啡師光環效應幫助建立了被壓抑的消費需求，并設定了一個與普通乳制品價格一致或更高的價格點。另一家名為Perfect Day的公司正在應用基因測序和3D打印技術來生產沒有奶牛的牛奶。

這種策略在Impossible Foods達成的早期分銷協議中得到了呼應。它的漢堡由發酵酵母菌制成，呈血紅色，首次在紐約的高檔餐廳限量推出。

據該公司稱，自那以來，它已在美國擴張至5000多家門店，其中包括通過快餐巨頭漢堡王(Burger King)在全國范圍內的分銷渠道進入大眾市場。Beyond和Impossible都已進軍香港和新加坡，在引領潮流的亞洲世界城市開發高端餐廳。但兩家公司在最近一輪融資中都將產能限制列為關鍵支出領域。

毫無意外，植物性產品面臨著來自肉類和乳制品行業的阻力和監管游說。加拿大、美國幾個州和歐盟正在通過或希望通過一項立法，阻止這些替代品被稱為“漢堡包”或“碎牛肉”。然而，農業部門的其他成員更支持植物性蛋白質。例如，全球最大的脈沖配料（豌豆、鷹嘴豆、綠豆、扁豆等）生產商加拿大AGT食品與配料公司(AGT Food and materials)預計，該公司生產的面粉和谷物濃縮物的需求將飆升。

3D打印食品呼之欲出

雖然下一代配料、機器人設備、新穎的烹飪方法和其他技術有望重塑我們的烹飪風格，但3D食品打印已經進入了實驗廚房。從美國國家航空航天局(nasa)剝離出來的BeeHex公司的3D打印機可以為游樂園、體育賽事場館、大型餐廳甚至政府/軍方食堂打印披薩。通過將披薩原料制成粉末并進行脫水，他們的打印機甚至可以在太空中制作披薩。

但3D食品打印的真正價值在于私人定制。隨著人們飲食限制的增加，食物個性化的趨勢已經得到了關注。3D食品家庭打印將使人們能夠對他們所選擇的食物和其中包含的成分施加更多的控制，但挑戰在于創造出嘗起來、感覺起來和看起來都契合消費者期望的食物。

結果已經越來越好了，在未來的應用中，3D打印機甚至可以根據你的營養需求或偏好，支持基于新穎食物和配料的特殊飲食—從貧血者飲食到素食主義再到無谷蛋白飲食。

個性化營養數字化

隨著消費者越來越復雜地意識到飲食如何影響他們的健康，他們將尋求滿足他們的需求和生活方式的產品和服務。營養建議正迅速從一個靜態的大眾市場演變為實時的個性化解決方案。事實上，隨著飲食越來越成為預防和管理慢性病的目標，藥物和營養之間的界限正在變得模糊。研究將腸道健康和微生物群與整體健康聯系起來，并將其轉化為商業機會并取得快速增長。

根據CSIRO（2019）的研究，全球個性化醫療的價值預計將大幅膨脹：從2018年到2022年，健康和福利市場預計將同比增長5%。市場機會很大，而且已經有大公司聯合起來，即雀巢和三星正在合作開發一個數字健康平臺。畢馬威等公司認為，這些合作關系正在增加，尤其是與亞馬遜、阿里巴巴和京東等主要互聯網平臺的合作。

營養科技公司Habit與Amazon Fresh、Fitbit合作，提供基于數據的個性化營養，這類初創企業的前景源于先進的預測分析、負擔得起的診斷工具，以及可穿戴技術和物聯網的快速更新。它利用血液檢測結果和血壓等實時數據，提供每日的食物指南、每個食物組的排名以及個性化的食譜和菜單。

數字化創新推動供應鏈更加高效，物聯網和新零售是主要力量

工作人員在倉庫盤點食品

大多數消費者并不知道他們吃的食物是如何送到餐桌上的。許多涉及供應鏈內食品污染的丑聞和事件已經粉碎了消費者對它們的信心，并造成了大量的財政、政治和衛生成本。世界衛生組織估計，每年近十分之一的人因食用受污染的食品而患病。

許多國家的政府已經通過法律強制企業實施可追溯系統，以識別薄弱環節，并使危險產品能夠有效地從市場上撤出。但重建消費者信任需要時間，而氣候變化加大了挑戰。更溫暖、更潮濕的環境加速了真菌的生長和傳播。這對糧食系統構成了生存威脅。蘋果和咖啡豆等容易攜帶真菌霉菌產生的霉菌毒素的食物尤其危險。

因此，追溯系統的穩固性和可靠性在很大程度上取決于識別和認證技術的準確性和效率。它們使顧客在購買時能夠考慮到產品質量以及安全性和環境標準。開發產品標識和本地化技術促進了追溯系統的發展。像分布式賬本技術（區塊鏈）和物聯網這樣的創新，應該通過增加數據量和可用性，提高企業追蹤食品、打擊欺詐和降低健康風險的能力。

不僅如此，它們還應該幫助政府和其它組織實現無貧困、零饑餓、更高水平健康和福祉的可持續發展目標。像發展可持續城市和改善地下水這樣的愿景，需要重新設計全球供應鏈，從今天的“隨取隨棄”經濟向循環經濟全面轉型。

全世界被浪費食物的預估數量是眾所周知：大約三分之一的產品在供應鏈中由于變質而被丟棄，永遠無法到達預期消費者手中。同樣，世界經濟論壇預測，如果我們繼續以目前的速度生產塑料（并未能妥善處理塑料），到本世紀中葉，海洋中人工合成塑料的數量將超過海洋中的魚類數量。

物聯網（loT）對食品供應鏈的三種影響方式

物聯網正在改變世界對食物的看法。除了作為數據處理和以生產商為基礎的硬件（如無人機、自動駕駛拖拉機和農作物監測器）之間的接口，它還通過下游創新做出了同樣的貢獻。

智能恒溫器降低了運輸和配送過程中冷鏈發生故障的風險，用于倉庫管理和智能家電的庫存傳感器幾乎可以跟蹤監控環境中的每一種食品。帶有這些傳感器的智能電器將使家庭能夠有效地運行，并使家庭成員保持充足的能量供應。智能家用電器甚至會在用戶家中發現受污染的產品時提醒他們。同時，它們生成的數據還可以用來更好地預測顧客或預訂者，因此零售商和制造商可以預測消費者在雜貨店或網上的需求。

生物標簽

DNA條形碼就是一個很好的例子。雖然有許多不同的物理技術來“連接”產品，包括條形碼、二維碼和NFC標簽，但DNA技術可以從DNA鏈編碼和解碼數字信息。創建和應用獨特的、可食用的、無味的DNA條形碼直接用于食品，將是一項創新的下一代分析技術。它可以使消費者在保護公司品牌、減少食品欺詐和降低召回成本的同時，對產品的原產地獲得充分的透明度。

區塊鏈將帶來食品革命

在農業領域，區塊鏈可以通過智能契約等應用，幫助解決保險、可跟蹤性和支付等領域效率低下的問題。建立在區塊鏈基礎上的農業保險，結合關鍵天氣事件和與智能合同相關的賠付，可以非常有效且顯著縮短產品上市時間（普通的保險產品往往需要長時間的數據搜集和風險模型迭代）。

安全是食品行業的另一個主要問題，通過區塊鏈分類賬跟蹤產品的能力代表著另一個長期機遇。IBM的超級賬本項目，能夠跟蹤中國的豬肉和其他農產品，并且已經取得了成功試點。區塊鏈分類賬上交易的不可變性也為其在相關高價值行業的應用打開了大門，比如葡萄酒貿易，以及與農業相關的土地注冊。

阿里巴巴和京東這兩大商業巨頭，證明了區塊鏈支持的供應鏈可追溯性可以提高消費者對食品真實性的信心。總部位于北京的京東開始追蹤從內蒙古科爾沁公司到北京、上海和廣州客戶的牛肉。

世界各地的小農面臨著傳統金融的缺口，因此難以獲得資金。缺乏適當的信用記錄、土地所有權文件不足以及其它問題阻礙了他們獲得銀行貸款。因此，在需求十分緊急時，他們常常被迫以高得多的利率從放貸人那里借錢。精通技術的農業企業家現在可以使用區塊鏈創建投資信譽系統，為他們的農業企業籌集資金。

生物塑料在對抗污染方面至關重要

隨著創造可持續環保產品的需求增加，消費品的包裝（和處理）方式也必須重新設計。生物可降解塑料可以降低垃圾填埋場的垃圾量，減少溫室氣體排放，并減少海洋中的塑料碎片，這些塑料碎片會導致許多問題，誤食的魚類和海洋哺乳動物可能因此死亡；同時還會釋放有毒化合物。智能包裝還可以延長新鮮食品的貨架期，減少浪費。

最近，科學家在用（纖維素或木質素植物中的干物質）生產塑料方面取得了突破，這是一項很有前途的創新。這些材料可以來自非食用植物，例如生長在不適合種植食用作物的邊緣土地上的巨樹，或者來自沒有其它功能的廢木材和農業副產品。以藻類和蘑菇為基礎的替代品也受到了宜家等公司的歡迎。

與所有的新技術一樣，在這種新型塑料商業化之前，必須克服許多問題，例如成本這個很大的障礙。另一個是盡量減少生產木質素所需的土地和水（即使木質素來自廢物，也需要水將其轉化為塑料）。解決這些問題需要采取一系列措施，從監管到社會自愿改變使用和處置塑料的方式等。而生產可生物降解塑料的新方法提供了一個完美的例子，它說明了更環保的溶劑和更有效的生物催化劑如何有助于循環經濟在食品這個主要行業中的發展。

重塑食品零售的數字渠道

近年來出現了全新的商業模式。它們表明，消費者，特別是年輕一代的消費者，更重視對產品和服務的即時訪問。這種隨需應變的原則將繼續極大地重塑食品零售行業。一次購買一周的食品雜貨已經成為過去，未來的消費者將需要新鮮的農產品，并希望此刻就能以他們消費的方式交付。

通過黃頁和電話，食品快遞行業已經存在了幾十年。手機應用程序的出現已經把這個行業變成了一個很大程度上的在線市場。由于Uber和Grab等叫車平臺的成功，以及物流平臺的出現，在線送餐改變了人們吃東西的方式。消費者現在有了比以往任何時候都多的食物選擇，一切都在他們的指尖。

千禧一代和年輕消費者顯然在推動這一趨勢。他們每周在網上訂購的食物是40歲以上人的兩到四倍。單身家庭的轉變也助長了這一趨勢，中國有近8000萬單身家庭，在那里，食物配送已成潮流。考慮到集中廚房和自動化程度提高的好處，通過外賣應用點餐可能很快會比在家做飯更便宜，這可能會進一步加速該行業的增長。

從長遠來看，自主機器人和無人機等創新物流解決方案的出現，可能會進一步擴大該行業最后一公里的覆蓋范圍。無論是在收入還是資金方面，在線食品配送都是當今食品創新主題中最大的一部分。我們預計，由于數字服務的不斷消費化和更大的訂單規模，這一細分市場將繼續增長。（注：原標題：《The food revolution——The future of food and the challenges we face》，圖片來源于報告）

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