Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang tạo nên những bước ngoặt lịch sử trong mọi lĩnh vực, và ngành lên men – một trong những ngành sản xuất lâu đời nhất của nhân loại – cũng không ngoại lệ. Từ những quy trình “cảm tính” dựa trên kinh nghiệm hàng nghìn năm, ngành này đang chuyển mình mạnh mẽ với sự hỗ trợ của big data, IoT và trí tuệ nhân tạo, mở ra kỷ nguyên mới của “Lên men thông minh”.
Trong phòng thí nghiệm hiện đại của một công ty công nghệ sinh học tại TP.HCM, hàng chục cảm biến đang âm thầm thu thập dữ liệu từ các bình lên men. Mỗi phút, hàng nghìn điểm dữ liệu về pH, nhiệt độ, oxy hòa tan và nồng độ sinh khối được ghi nhận, phân tích và đưa ra những quyết định tự động để tối ưu hóa quá trình lên men.
Đây không phải là khoa học viễn tưởng mà là thực tế đang diễn ra ngay tại Việt Nam. Nghiên cứu về ứng dụng AI trong quản lý chất lượng lên men, được trình bày tại hội thảo khoa học “Hiện đại hoá ngành thực phẩm truyền thống”, đã cho thấy những kết quả đột phá trong việc kiểm soát và tối ưu hóa quy trình sản xuất.
SỰ CHUYỂN ĐỔI TỪ KINH NGHIỆM SANG KHOA HỌC
“Trước đây, việc lên men phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm và trực giác của thợ lành nghề,” ông Trần Sơn Tùng, CEO NDBio, giải thích. “Giờ đây, với AI và machine learning, chúng ta có thể biến những ‘ẩn số’ thành những dữ liệu cụ thể, có thể dự đoán và kiểm soát chính xác.”
Sự thay đổi này không chỉ mang tính cách mạng về mặt công nghệ mà còn thay đổi căn bản tư duy sản xuất. Thay vì chờ đợi may mắn từ tự nhiên, các nhà sản xuất giờ đây có thể chủ động tạo ra những điều kiện tối ưu cho từng giai đoạn của quá trình lên men.
TS. Bùi Hồng Quân, chuyên gia đánh giá trưởng ISO 22000, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc ứng dụng công nghệ: “Hiện nay ngành công nghệ sinh học thực phẩm rất cần các minh chứng khoa học để đảm bảo an toàn thực phẩm, chứng minh công dụng. Công nghệ AI giúp chúng ta có được những bằng chứng khách quan, chính xác một cách chưa từng có.”
CÔNG NGHỆ DIGITAL TWIN – CUỘC CÁCH MẠNG TRONG MÔ PHỎNG
Một trong những ứng dụng tiên tiến nhất của AI trong ngành lên men là công nghệ Digital Twin. Đây là việc tạo ra “người anh em sinh đôi số” của mỗi hệ thống lên men, cho phép các nhà khoa học mô phỏng hàng nghìn kịch bản khác nhau trước khi áp dụng vào thực tế.
Công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí nghiên cứu mà còn mở ra khả năng khám phá những điều mà con người chưa bao giờ nghĩ tới. Các nhà nghiên cứu có thể thử nghiệm với hàng trăm biến số cùng lúc, điều mà hoàn toàn không thể thực hiện được trong phòng thí nghiệm truyền thống.
HỆ SINH THÁI LÊN MEN THÔNG MINH
Hệ sinh thái lên men thông minh hiện đại là sự kết hợp hoàn hảo giữa nhiều công nghệ tiên tiến. Các cảm biến IoT thu thập dữ liệu thời gian thực, hệ thống điện toán biên xử lý dữ liệu ngay tại chỗ, nền tảng lưu trữ đám mây và phân tích dữ liệu lớn, và các thuật toán AI/ML đưa ra dự đoán và tối ưu hóa quy trình.
Điều đáng chú ý là hệ thống này có thể học hỏi và cải thiện liên tục. Mỗi lô sản xuất đều cung cấp thêm dữ liệu để AI học hỏi, giúp hệ thống ngày càng chính xác hơn trong việc dự đoán và điều chỉnh.
VAI TRÒ QUAN TRỌNG CỦA DỮ LIỆU
“Ngành công nghệ sinh học thực phẩm cần nhiều dữ liệu hơn làm minh chứng cho các công dụng tự tuyên bố, tránh trường hợp tuyên bố miệng không có bằng chứng khách quan,” TS. Bùi Hồng Quân nhấn mạnh. “AI không chỉ giúp chúng ta thu thập dữ liệu mà còn hiểu được ý nghĩa sâu xa của dữ liệu đó.”
Khả năng phân tích dữ liệu lớn của AI đặc biệt hữu ích trong việc phát hiện các mẫu hình (pattern) phức tạp mà con người khó có thể nhận ra. Từ đó, AI có thể đưa ra những dự đoán chính xác về chất lượng sản phẩm cuối, thời gian kết thúc lên men, và thậm chí cả nguy cơ nhiễm khuẩn trước khi chúng thực sự xảy ra.
KHẢ NĂNG DỰ ĐOÁN VÀ CẢNH BÁO SỚM
Một trong những ưu điểm lớn nhất của AI trong lên men là khả năng dự đoán và cảnh báo sớm. Thay vì chờ đến khi vấn đề xảy ra, hệ thống thông minh có thể phát hiện những dấu hiệu bất thường từ rất sớm và đưa ra cảnh báo cho nhân viên kỹ thuật.
Điều này đặc biệt quan trọng trong ngành thực phẩm, nơi mà một lỗi nhỏ có thể dẫn đến thiệt hại lớn về kinh tế và uy tín. Khả năng can thiệp sớm không chỉ giúp ngăn chặn sản phẩm lỗi mà còn tối ưu hóa toàn bộ quy trình sản xuất.
HỌC HỎI TỪ CHUYÊN GIA
Một ứng dụng đặc biệt thú vị của học máy là việc “học hỏi” từ những thợ lành nghề. Bằng cách phân tích hàng nghìn quyết định của các chuyên gia trong quá trình lên men, AI có thể học được những “bí quyết” mà con người thường khó diễn đạt thành lời.
Điều này không có nghĩa là AI sẽ thay thế hoàn toàn con người, mà là sự kết hợp hoàn hảo giữa trí tuệ nhân tạo và kinh nghiệm con người. AI cung cấp dữ liệu chính xác và khuyến nghị khoa học, trong khi con người đưa ra quyết định cuối cùng dựa trên hiểu biết sâu sắc về sản phẩm và thị trường.
TẦM NHÌN TƯƠNG LAI
“Chúng tôi luôn dạy sinh viên rằng, ngoài xã hội không thiếu việc làm, chỉ thiếu người biết làm việc,” TS. Bùi Hồng Quân chia sẻ. “Trong kỷ nguyên AI, ‘biết làm việc’ có nghĩa là biết cách kết hợp trí tuệ con người với sức mạnh của máy móc.”
Tương lai của ngành lên men sẽ là sự hòa quyện giữa truyền thống và hiện đại, nơi mà những bí quyết gia truyền được kết hợp với công nghệ tiên tiến để tạo ra những sản phẩm vừa giữ được bản sắc văn hóa vừa đáp ứng tiêu chuẩn khoa học nghiêm ngặt.
Cuộc cách mạng AI trong ngành lên men không chỉ là về công nghệ, mà còn là về việc tái định nghĩa con đường phát triển của một ngành truyền thống. Từ những bình lên men thô sơ của tổ tiên, chúng ta đang tiến đến kỷ nguyên của “Lên men thông minh” – nơi mà quá khứ và tương lai hòa quyện để tạo nên những giá trị mới.
