食品業界におけるAIの必要性
AIは、複雑な業界課題の解決機会を提供するだけでなく、ビジネス環境全体も変革しています。企業は消費者トレンドに対応し、かつてないほど迅速に製品を市場に投入しており、消費者もそれを期待し始めています。トレンドに対応し、市場開拓戦略を成功させるには、製品イノベーションをこれまで以上に迅速に進める必要があります。
従来、食品企業の新製品開発サイクルは、構想から店頭販売に至るまで、情報の不足と断片化に悩まされてきました。この複雑さは、マーケティング、研究開発（R&D）、営業など、プロセスサイクルの様々な側面に起因しています。これらの課題は、意思決定の遅延とイノベーションサイクルの長期化につながっています。
そのため、食品製品の発売の約80%が、主に消費者の受け入れ不足により失敗に終わっているのも不思議ではありません。AIは、大規模な試験の必要性を減らし、強力なデータネットワークを活用して部門間の連携を促進することで、これらの課題に効果的に対処するのに役立ちます。製品の配合、プロセスパラメータの最適化、市場動向の分析を通じて、プロセス全体を合理化できます。
「デジタル化への取り組みは、うまく行けば物事を加速させるため、非常に意義深く、刺激的です。従来の研究開発組織が行うような試行錯誤の多くを回避し、より迅速な予測が可能になります」と、クラフト・ハインツとユニリーバの元研究開発ディレクター、ミリアム・ユーベラル氏は述べています。
食品業界のイノベーションサイクルを推進するAIの役割
消費者の洞察とアイデア創出を強化します。AIは、多次元データ駆動型アプローチを活用することで、新製品開発を変革します。
まず、AIは外部ソースからのリアルタイムのトレンドを解釈し、消費者の意見や感情に関する情報を収集します。これには、ソーシャルメディア分析、キーワードトラッキング、チャットボットを用いたアンケート調査、画像分析などが含まれます。
第二に、AIはIoT（モノのインターネット）センサーにも拡張され、消費者の製品選択や料理の好みに関するデータを収集します。さらに、過去の販売データや市場動向を活用した分析を行い、消費者のニーズや嗜好を正確に予測し、新製品の発売時期を最適化し、市場の変化に適応します。
スタートアップ企業のTastewiseは、AIを活用して新製品開発にインスピレーションを与えた好例です。同社は、ソーシャルメディア、レビュー、メニュー、レシピなど、様々なソースから膨大なデータを収集し、新たな食のトレンドや消費者の嗜好を理解するソフトウェアを開発しました。
このソフトウェアは、消費者が望み好む製品の作成に役立つため、食品会社にとって貴重なツールです。
新しい食品成分の発見。新製品開発サイクルにおいて、AIは新しい食品成分の発見を加速させ、成分のスクリーニングと特性評価を向上させることができます。 世界中のスタートアップ企業が、食品の発見プロセスを支援する効率的なアルゴリズムの研究開発に取り組んでいます。例えば、Ginkgo BioworksとArzedaは、コンピュテーショナルデザインとAIを組み合わせて、新しいタンパク質や酵素を開発しています。一方、Amai Proteinsは、AIを活用して、様々な特性や風味を生み出すように最適化された新しいタンパク質を設計しています。
研究開発と最適化。AIは、様々な食品の特性予測と向上において中心的な役割を果たしています。風味プロファイルに合わせた材料比率を提案し、風味を維持しながらより健康的な代替品を提案します。
さらに、AIは食品の食感を評価し、製品特性が期待通りであることを確認します。栄養面では、AIは糖質の低減やタンパク質含有量の増加など、特定の目標を達成するためにレシピを最適化し、栄養成分表示の要件を満たすように予測します。
最近、食品会社は研究開発サイクルにAIを活用し、製品開発と処理時間を数ヶ月から数日へと短縮しています。ユニリーバはAIを活用して減塩製品を開発し、風味分析プロセスを数ヶ月から数日へと短縮しました。クラフト・ハインツはAIアルゴリズムをテストし、コスト、砂糖、塩分を最適化することで目覚ましい成果を上げました。定量的記述分析では、オリジナルのトマト製品を94%の精度で再現しました。
生産性とコストの最適化。食品企業は、実験室規模で食品を開発した後、実験室規模と同等の競争力と品質を確保しながら、大規模生産のための機械やラインを整備するという課題に直面します。AIは、データ分析によって生産のスケールアップに最適な条件を決定することで、この課題を解決します。
Animal Alternative TechnologiesやUmami Bioworksといった先駆的なスタートアップ企業は、データサイエンスを活用した知的財産とスケーラブルな技術の開発で、この分野をリードしています。この分野で注目すべきもう一つのスタートアップは、AIとロボット工学を用いてバイオマス発酵の試験、分析、最適化を自動化するEternalです。これらの進歩は、大規模代替タンパク質生産への現実的かつ持続可能な道筋を模索する大手メーカーにも恩恵をもたらしています。
食品業界におけるAI活用の課題
食品業界におけるAIの活用は、コスト効率、スピード、カスタマイズ、予測機能、データに基づく洞察など、多くのメリットをもたらします。しかし、そのプロセスは多くの課題にも直面しています。
限られた履歴データ：食品技術のような新興分野では、アルゴリズムに入力するための履歴データが不足しており、有意義な結果を生成することが困難になっています。もし存在するとしても、様々な非構造化データや異なる形式のデータが存在することがよくあります。そのため、関連する入力データをより認識しやすい形式で提供するための開発が必要です。
高額な導入コスト：AIシステムの導入と維持には、特に中小企業にとって多額の費用がかかる可能性があります。一方、大企業の既存のシステムは将来を見据えたものではないため、継続的な成長には多額の投資が必要となる場合があります。
法的および倫理的複雑さ：AIシステム、特に予測アプリケーションにおける複雑性の増大は、AIの潜在的なエラーとその影響に対処するための法的および倫理的観点からの説明責任という課題を提起しています。さらに、AIが伝統的な食文化に与える影響を評価することは、その全体的な影響を理解する上で不可欠です。
データセキュリティの問題：秘密レシピなどの独自データを保護しながら、AIアプリケーションを最適化するためのデータ共有を促進することは、効果的なガバナンスメカニズムを必要とする複雑な課題です。さらに、デジタル攻撃からの保護も不可欠です。
規制の変化：食品法は頻繁に変更されるため、AIシステムはこれらの変更に対応する必要があります。さらに、規制には解釈が必要となることが多く、現在のAIはこれに適していない可能性があります。
学際的なコラボレーションとスキル共有：AIと食品の専門知識を組み合わせるには、異なる分野の専門家（食品科学者、エンジニア、データサイエンティスト）間の効果的なコミュニケーションが不可欠です。そのためには、統合されたデータドリブンな意思決定を行うために、スキル共有と部門横断的な連携の構築を加速させる必要があります。
消費者の受容：AI生産食品に対する消費者の懸念や不安を軽減するには、厳密で徹底的な調査が必要です。これは、長期にわたる、厳密で、費用のかかる研究プロセスです。
環境への影響：効率性に加えて、AIの環境への影響を考慮し、環境への影響を軽減することによるメリットと比較検討する必要があります。これらの課題に対処することは、食品業界がAIの可能性を最大限に活用し、その限界や社会的影響に積極的に対処するために不可欠です。
食品業界におけるAI活用の展望
2010年代後半以降、AIを活用した食品開発に特化したスタートアップ企業が世界中で急増しています。その核心は、市場分析、消費者インサイト予測、製品およびプロセスパラメータの予測モデリングといったタスクにAIベースのソリューションを提供することにあります。
イノベーションを推進するため、スタートアップ企業が食品企業と合併するケースが増えており、この傾向は近い将来さらに加速すると予想されます。データ品質、処理能力、倫理面での課題は浮上していますが、AIの活用は食品業界に深く浸透しています。そのため、調和のとれた活用メカニズムが確立されれば、AIは食品業界に革命をもたらすことが期待されます。
AIと食品テクノロジーの強力な相乗効果は、増大する食品需要と持続可能性の要件に対応する上で不可欠な要素です。消費者需要データに基づく新製品デザインのインスピレーションから、生産性向上とコスト削減につながる新たなプロセスパラメータの提案まで、AIは今後、食品業界の新製品開発サイクルのあらゆるステップの最適化に貢献するでしょう。
(peakbridge.vc、ieeexplore.ieee.org によると)
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