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到2050年，全球将有超过9亿人口。因为所有的人都需要吃，因此要养活这些人，食品产量必须大幅增加。但现在，人们对食品的使用并不高效。有数据显示，在发达国家生产的食品中，有高达40%被扔掉而从未到过人们的肠胃中。虽然寻找增加农业耕作能力的方法已经得到了全球的关注，但是，还有一件事同样重要，那就是为食品供应所使用的资源——土地、水以及多种形式的能源——并不是无限的，实际上它们都处在危险之中。因此，需要使用现代化的农业方式，最大限度地减少自然资源的使用，并且根据科学模型而不是机会来做出决策。幸运的是，我们可以更高效地利用一种丰富的资源——信息。使用大数据分析，我们可以跨整个食品价值链创建更智慧的食品系统，这包括应该怎样种植，怎样收获，怎样分发销售，怎样消费等。
食品和可持续性发展
当你在吃一根胡萝卜的时候，也消耗掉了种这根胡萝卜所需要的资源，包括水、燃料和电力。测算表明，生产1卡路里热量的食物平均需要7到10卡路里的输入。当然，这一数值取决于食物，比如植物是大约3卡路里，而牛肉则需要大约35卡路里。通过利用传感器和可追溯的数据，现在我们可以远程监控并确定有哪些人在从事不可持续的耕作方式。消费类产品公司可以了解其供应商的运营，并影响他们做出对我们所有人都有积极影响的更好的决策。
例如，美国加利福尼亚州的一个水果生产商阳光世界（Sun World）就使用分析系统来分析其对水的使用、作物产量、农业劳动力成本、生长模式，以及一系列的销售和分销过程，其目的是进行深入了解，从而能够在不断变化的情况下做出更快、更好的决策。通过查看历史上的天气、作物产量和灌溉数据，阳光世界公司已经能够利用自然天气模式调整其运作，并且更好地了解每种作物所需要的精确用水量。例如，通过使用滴灌系统，在过去的4年间，已经为该公司削减了9%的用水量。同时，通过更好地了解可能会影响他们的产品将被如何消费的需求和市场作用力，该公司能够实现利润最大化。
另外，全球变暖会影响全球食品系统，而农业有潜力成为解决减少温室气体排放和对环境影响的方案的一部分。以欧洲农民为例，他们使用资源就相当高效，因而对环境造成的影响也相对较小。使用氮肥既是一种巨大的能源消耗，同时也会对耕作环境造成影响。在欧洲，自1980年以来，每使用1公斤的肥料，作物产量就增加50%。显然，不论是对农民、气候还是对环境，这都是不可思议的改善。同时更多的农民使用精准农业工具能将对环境的影响降至最低，但保持生产率。例如在芬兰，通过在土壤中使用石膏，磷泄漏减少了60%。无疑，这些都在某种程度上促进实现可持续发展。
食品安全和供应链
无论食品是在货架上因变质而被丢弃，还是因为植物受到污染而变得无法食用，与食品相关的危机情况都有可能影响到成千上万的人，导致巨大的医疗保健费用，食品公司的收入损失，在最坏的情况下，甚至会造成死亡。仅仅在美国，每年就有1/6的人受到由食物传染的疾病的影响，这导致12.8万人次入院，3000人死亡，以及将近800亿美元的经济负担。
想象一下，你能确切地知道，你吃的苹果产自哪儿，是多久前采摘的，其实这完全可以做到。现在，“从农场到餐桌”这句话已经变得很常见，因为人们需要追溯食品是怎样通过供应链送达他们手中的。了解食物的来源也支持了“购买本地产品”运动，因而可以减少运输成本，缩短供应链长度。
在全世界的任何地方，都有平均5%～15%的食品因为腐烂而被丢弃。即使是产自本地的食品，也很有可能在被购买前就已经腐坏了。为了让产品看起来更丰富，通常杂货店会不考虑需求而在货架上堆积过多的产品，这就导致了相当一部分的食品因为腐败而被丢弃。虽然生产这些食品同样需要用水、劳动力、天然所和包装，但它们却只能被丢弃。
为此，IBM的科学家们建立了一个系统，能够自动识别、关联和显示来自多个源的数据，减少确定最有可能的污染源所用的时间。这一系统将预先计算好的零售数据与地理编码的公共健康数据集成在一起，让调查人员能够看到可疑食品的分布，选择地图中的一个区域，查看公共健康案例报告和临床遇到的实验报告。该算法能够有效地从每份新报告中学习，重新计算每个食物可能引起的疾病的概率。
智慧食品系统势在必行
联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization，FAO）预测，到2025年，全球每日食品需求将增加30%。这就需要全球食品系统面对宏观经济的压力，能够更加高效，更好地满足消费者期望，有更多的利润，并且更加富有弹性。而荷兰合作银行食品和农业银行全球主管Fred van Heyningen指出，智慧食品系统更高效、浪费更少，并且利润更高。它结合了技术与数据，改变决策方式与速度，优化生产食品的资源使用，能够将食品在恰当的时间运送到需要它们的消费者手中。由此可见，发展智慧食品系统势在必行。
在2015年10月的米兰博览会上，荷兰合作银行表示，技术、大数据和更先进的算法的组合是改善农业成果的有力机会。更智慧的食品系统能够将各子部门、供应链各阶段以及各地区的生产率至少提高5%。技术可以让事情自动发生，大数据会告诉我们发生了什么，而算法会将数据转化为决策，从而添加食品生产、加工和分配的速度和精度。幸运的是，目前全球食品系统已经开始向更智慧的方向转变。而业、加工和物流中的技术，这些都是让这一产业走向未来的实际步骤。
无人驾驶飞机：无人驾驶飞机越来越多地被用于监控和提高农牧业产量，并测量牧场和草地的成长情况。
大数据：主要零售商正在使用大数据跟踪采购，监测易腐货物的质量，从而更高效地满足消费者的需求；同时，农业技术初创公司正在开发方法，帮助农民通过气象信息、分析、土壤监测等，提高产量并降低成本。
家禽生产：加工者可以监控家禽农户的表现，在潜在的生产力和福利增加方面提供指导。有数据显示，提高家禽孵化、生产和加工控制可以将生产效率和盈利能力提高约5%。 智慧灌溉：全球定位系统（GPS）以及植物和土壤传感器为喷洒系统提供了实时数据，从而优化灌溉和施肥。
智慧食品系统实现的关键
虽然目前存在构建更智慧的食品系统的技术，但智慧食品系统并不是自然而然地产生的。要让全球食品和农业满足未来10年的需求，有三个关键：
首先是加强供应链。更智慧的食品系统将需要购买者和供应商在追求新的回报时要做出新的投资，并承担新的风险。成功将取决于购买者和供应商之间更紧密的连接，数据共享，以及实时做出共同决策。
其次是使投资成为可能。新的办法和技术带来新的风险和机会。智慧食品系统将需要来自投资者和监管机构的理解与支持，他们要提供框架，指出可以在哪里安全有效地使用技术。
最后是获得社会的接受。消费者关注的问题包括基因改造与克隆、数据隐私、食品浪费和营养等。在变化中，必须考虑并处理这些人们关心的问题。要建立公共支持的更智慧、更可持续发展的食品系统，需要提高参与级别和教育水平。
智慧食品系统的有趣案例
让孩子吃属于他们的蔬菜
宾西法尼亚大学的研究人员正在研究寻找让食品变得更加美味的方法。他们所使用的新技术之一是电子顺磁共振波谱（EPR spectroscopy），它能测量小分子的分布和反应性。这些发现可以应用于在分子水平进行调整，来改变食品的口味。该项目要通过绑定食品中的苦味化合物，从而让人们尝不到苦味。其目的就是要寻找增加兼容性的方法，因为许多健康食品的味道并不好，这对孩子尤其重要。因此对于不喜欢绿色蔬菜的孩子的父母，这项研究非常有用。同时，该技术还可以用于让食品保鲜更长时间。使用类似的方法，该项目的研究人员通过绑定抗氧化剂控制食品氧化，延长保鲜期。
为了方便研究，宾西法尼亚州立大学食品科学系成立了一个感觉测试中心（Sensory Evaluation Center），中心有12个测试展台，使用计算感觉软件收集数据。这一技术能让科学家、封装工程师和营养师更好地了解特定的原料、工艺、包装或存储条件会如何影响食品的感官性。
值得关注的是，这一研究的应用不仅仅限于食品，同样的技术可以应用到药品中，让药物变得没有那么苦，从而更容易被孩子接受。
挑战学院的孩子
如果目标是让学生致力于研究，那么提供免费的冰激凌样本是个很好的方法。然而，哈佛大学对于创新的食品研究的奖励却是冷硬的现金。2015年，哈佛大学创新实验室（Innovation Lab，i-Lab）挑战学生找到方法来让“食品更好”，并且为更健康、更可持续和更公平的食品系统开发创新性解决方案。在这一长达一年的全学校性竞争中，学生以团队为单位，提出改进全球食品系统的多方面建议，包括生产可持续性的、有营养的食品，在食品分配和市场营销方面进行创新，改善饮食，以及减少食品浪费。入围决赛的有五个团队，每个团队得到了5000美元和一个导师，来帮助他们孵化自己的想法。这五个团队包括：
BioFarMarket：该团队的项目将弥补目前中欧和东欧，以及更广泛地区的有机农场主和消费者之间的分销鸿沟。
Coolify：这是一个微冷存储解决方案，它能改善收获后的农业供应链，减少腐坏。
FOCUS Foods：这是一个城市水培农场，它将成为一个自给自足的共生鱼与生产系统，服务于费城当地社区。
Icebox：这是一个为健康、可持续的食品分销而创建的模块化冷存储网络系统。
Waste to Feast（从废物到盛宴）：这一系统将商业中的残羹剩菜提供给无家可归的儿童和家庭。
到2015年底，冠亚季军队伍都将获得丰厚的现金大奖。但是，这一挑战的最终目的并不只是为了最后的大奖。相反，它是要让学生接受食品系统教育。为此整个竞争年度中都穿插着各种活动和研讨会，这包括实地考察当地农场、餐厅和食品银行，可持续性地球日展览会（Earth Day Sustainability Fair）和食品与研究研讨会（Food+ Research Symposium）等。
全球食品系统必须适应全球城市人口的日益增长和消费习惯的不断变化，实现真正的智慧。
食品和可持续性发展
当你在吃一根胡萝卜的时候，也消耗掉了种这根胡萝卜所需要的资源，包括水、燃料和电力。测算表明，生产1卡路里热量的食物平均需要7到10卡路里的输入。当然，这一数值取决于食物，比如植物是大约3卡路里，而牛肉则需要大约35卡路里。通过利用传感器和可追溯的数据，现在我们可以远程监控并确定有哪些人在从事不可持续的耕作方式。消费类产品公司可以了解其供应商的运营，并影响他们做出对我们所有人都有积极影响的更好的决策。
例如，美国加利福尼亚州的一个水果生产商阳光世界（Sun World）就使用分析系统来分析其对水的使用、作物产量、农业劳动力成本、生长模式，以及一系列的销售和分销过程，其目的是进行深入了解，从而能够在不断变化的情况下做出更快、更好的决策。通过查看历史上的天气、作物产量和灌溉数据，阳光世界公司已经能够利用自然天气模式调整其运作，并且更好地了解每种作物所需要的精确用水量。例如，通过使用滴灌系统，在过去的4年间，已经为该公司削减了9%的用水量。同时，通过更好地了解可能会影响他们的产品将被如何消费的需求和市场作用力，该公司能够实现利润最大化。
另外，全球变暖会影响全球食品系统，而农业有潜力成为解决减少温室气体排放和对环境影响的方案的一部分。以欧洲农民为例，他们使用资源就相当高效，因而对环境造成的影响也相对较小。使用氮肥既是一种巨大的能源消耗，同时也会对耕作环境造成影响。在欧洲，自1980年以来，每使用1公斤的肥料，作物产量就增加50%。显然，不论是对农民、气候还是对环境，这都是不可思议的改善。同时更多的农民使用精准农业工具能将对环境的影响降至最低，但保持生产率。例如在芬兰，通过在土壤中使用石膏，磷泄漏减少了60%。无疑，这些都在某种程度上促进实现可持续发展。
食品安全和供应链
无论食品是在货架上因变质而被丢弃，还是因为植物受到污染而变得无法食用，与食品相关的危机情况都有可能影响到成千上万的人，导致巨大的医疗保健费用，食品公司的收入损失，在最坏的情况下，甚至会造成死亡。仅仅在美国，每年就有1/6的人受到由食物传染的疾病的影响，这导致12.8万人次入院，3000人死亡，以及将近800亿美元的经济负担。
想象一下，你能确切地知道，你吃的苹果产自哪儿，是多久前采摘的，其实这完全可以做到。现在，“从农场到餐桌”这句话已经变得很常见，因为人们需要追溯食品是怎样通过供应链送达他们手中的。了解食物的来源也支持了“购买本地产品”运动，因而可以减少运输成本，缩短供应链长度。
在全世界的任何地方，都有平均5%～15%的食品因为腐烂而被丢弃。即使是产自本地的食品，也很有可能在被购买前就已经腐坏了。为了让产品看起来更丰富，通常杂货店会不考虑需求而在货架上堆积过多的产品，这就导致了相当一部分的食品因为腐败而被丢弃。虽然生产这些食品同样需要用水、劳动力、天然所和包装，但它们却只能被丢弃。
为此，IBM的科学家们建立了一个系统，能够自动识别、关联和显示来自多个源的数据，减少确定最有可能的污染源所用的时间。这一系统将预先计算好的零售数据与地理编码的公共健康数据集成在一起，让调查人员能够看到可疑食品的分布，选择地图中的一个区域，查看公共健康案例报告和临床遇到的实验报告。该算法能够有效地从每份新报告中学习，重新计算每个食物可能引起的疾病的概率。
智慧食品系统势在必行
联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization，FAO）预测，到2025年，全球每日食品需求将增加30%。这就需要全球食品系统面对宏观经济的压力，能够更加高效，更好地满足消费者期望，有更多的利润，并且更加富有弹性。而荷兰合作银行食品和农业银行全球主管Fred van Heyningen指出，智慧食品系统更高效、浪费更少，并且利润更高。它结合了技术与数据，改变决策方式与速度，优化生产食品的资源使用，能够将食品在恰当的时间运送到需要它们的消费者手中。由此可见，发展智慧食品系统势在必行。
在2015年10月的米兰博览会上，荷兰合作银行表示，技术、大数据和更先进的算法的组合是改善农业成果的有力机会。更智慧的食品系统能够将各子部门、供应链各阶段以及各地区的生产率至少提高5%。技术可以让事情自动发生，大数据会告诉我们发生了什么，而算法会将数据转化为决策，从而添加食品生产、加工和分配的速度和精度。幸运的是，目前全球食品系统已经开始向更智慧的方向转变。而业、加工和物流中的技术，这些都是让这一产业走向未来的实际步骤。
无人驾驶飞机：无人驾驶飞机越来越多地被用于监控和提高农牧业产量，并测量牧场和草地的成长情况。
大数据：主要零售商正在使用大数据跟踪采购，监测易腐货物的质量，从而更高效地满足消费者的需求；同时，农业技术初创公司正在开发方法，帮助农民通过气象信息、分析、土壤监测等，提高产量并降低成本。
家禽生产：加工者可以监控家禽农户的表现，在潜在的生产力和福利增加方面提供指导。有数据显示，提高家禽孵化、生产和加工控制可以将生产效率和盈利能力提高约5%。 智慧灌溉：全球定位系统（GPS）以及植物和土壤传感器为喷洒系统提供了实时数据，从而优化灌溉和施肥。
智慧食品系统实现的关键
虽然目前存在构建更智慧的食品系统的技术，但智慧食品系统并不是自然而然地产生的。要让全球食品和农业满足未来10年的需求，有三个关键：
首先是加强供应链。更智慧的食品系统将需要购买者和供应商在追求新的回报时要做出新的投资，并承担新的风险。成功将取决于购买者和供应商之间更紧密的连接，数据共享，以及实时做出共同决策。
其次是使投资成为可能。新的办法和技术带来新的风险和机会。智慧食品系统将需要来自投资者和监管机构的理解与支持，他们要提供框架，指出可以在哪里安全有效地使用技术。
最后是获得社会的接受。消费者关注的问题包括基因改造与克隆、数据隐私、食品浪费和营养等。在变化中，必须考虑并处理这些人们关心的问题。要建立公共支持的更智慧、更可持续发展的食品系统，需要提高参与级别和教育水平。
智慧食品系统的有趣案例
让孩子吃属于他们的蔬菜
宾西法尼亚大学的研究人员正在研究寻找让食品变得更加美味的方法。他们所使用的新技术之一是电子顺磁共振波谱（EPR spectroscopy），它能测量小分子的分布和反应性。这些发现可以应用于在分子水平进行调整，来改变食品的口味。该项目要通过绑定食品中的苦味化合物，从而让人们尝不到苦味。其目的就是要寻找增加兼容性的方法，因为许多健康食品的味道并不好，这对孩子尤其重要。因此对于不喜欢绿色蔬菜的孩子的父母，这项研究非常有用。同时，该技术还可以用于让食品保鲜更长时间。使用类似的方法，该项目的研究人员通过绑定抗氧化剂控制食品氧化，延长保鲜期。
为了方便研究，宾西法尼亚州立大学食品科学系成立了一个感觉测试中心（Sensory Evaluation Center），中心有12个测试展台，使用计算感觉软件收集数据。这一技术能让科学家、封装工程师和营养师更好地了解特定的原料、工艺、包装或存储条件会如何影响食品的感官性。
值得关注的是，这一研究的应用不仅仅限于食品，同样的技术可以应用到药品中，让药物变得没有那么苦，从而更容易被孩子接受。
挑战学院的孩子
如果目标是让学生致力于研究，那么提供免费的冰激凌样本是个很好的方法。然而，哈佛大学对于创新的食品研究的奖励却是冷硬的现金。2015年，哈佛大学创新实验室（Innovation Lab，i-Lab）挑战学生找到方法来让“食品更好”，并且为更健康、更可持续和更公平的食品系统开发创新性解决方案。在这一长达一年的全学校性竞争中，学生以团队为单位，提出改进全球食品系统的多方面建议，包括生产可持续性的、有营养的食品，在食品分配和市场营销方面进行创新，改善饮食，以及减少食品浪费。入围决赛的有五个团队，每个团队得到了5000美元和一个导师，来帮助他们孵化自己的想法。这五个团队包括：
BioFarMarket：该团队的项目将弥补目前中欧和东欧，以及更广泛地区的有机农场主和消费者之间的分销鸿沟。
Coolify：这是一个微冷存储解决方案，它能改善收获后的农业供应链，减少腐坏。
FOCUS Foods：这是一个城市水培农场，它将成为一个自给自足的共生鱼与生产系统，服务于费城当地社区。
Icebox：这是一个为健康、可持续的食品分销而创建的模块化冷存储网络系统。
Waste to Feast（从废物到盛宴）：这一系统将商业中的残羹剩菜提供给无家可归的儿童和家庭。
到2015年底，冠亚季军队伍都将获得丰厚的现金大奖。但是，这一挑战的最终目的并不只是为了最后的大奖。相反，它是要让学生接受食品系统教育。为此整个竞争年度中都穿插着各种活动和研讨会，这包括实地考察当地农场、餐厅和食品银行，可持续性地球日展览会（Earth Day Sustainability Fair）和食品与研究研讨会（Food+ Research Symposium）等。
全球食品系统必须适应全球城市人口的日益增长和消费习惯的不断变化，实现真正的智慧。