西班牙科学家利用人工智能革新葡萄酒发酵模型

西班牙国家研究委员会（CSIC）的研究人员正在利用人工智能建立葡萄酒发酵模型，旨在帮助酿酒师更好地控制这一复杂过程。该项目名为 "定制葡萄酒"（Tailored-Wine），由西班牙国家研究机构资助，由位于维哥的海洋研究所（IIM-CSIC）领导。该团队多年来一直在开发计算工具，帮助酿酒厂预测和管理发酵过程，这一阶段涉及活微生物和许多难以监控的变量。

这项新计划将人工智能加入到基于物理、化学和生物学的现有模型中。据首席研究员伊娃-巴尔萨（Eva Balsa）介绍，这项研究的目标是创建将科学知识与人工智能技术相结合的混合模型。这些模型有望更加准确，适应性更强，尤其是在气候变化增加葡萄成分变异的情况下。

该研究小组曾为葡萄酒行业开发了数字双胞胎--发酵过程的虚拟复制品，可以进行模拟和预测。现在，他们正专注于更详细地了解酵母的新陈代谢，特别是酵母如何在发酵过程中管理碳和氮。这一点非常重要，因为葡萄中这些营养物质的含量会因葡萄品种、年份以及气候变化的影响而变化。

为了收集模型所需的实验数据，维哥团队正在与巴伦西亚的农业化学和食品技术研究所（IATA-CSIC）合作。在 Amparo Queral 和 Eladio Barrio 的协调下，IATA 的试点酒厂将提供真实世界的数据。IATA 的生物信息学专家也将参与其中，将酵母菌株的遗传信息纳入模型。

计算模型开发完成后，将在巴伦西亚实验工厂进行验证，然后转入工业应用。巴尔萨指出，考虑氮和碳含量的变化是目前的当务之急，因为这些变化会对发酵结果产生重大影响。

研究人员已经开始在上一个项目的最后阶段使用人工智能。他们最近发表了一篇科学文章，对基于知识的模型和完全依赖人工智能的模型进行了比较。他们的研究结果表明，纯人工智能模型需要更多的实验室工作，而混合模型在缺乏详细知识的情况下非常有用。用现有的科学模型训练人工智能可以很快达到类似的准确度，因此这种方法在工业应用中大有可为。

在开展 "量身定制-葡萄酒 "项目的同时，巴尔萨团队还启动了另一个公私合作项目，参与方包括来自哈罗的拉蒙-毕尔巴鄂（Ramón Bilbao）酒厂和罗达（Bodegas Roda）酒厂、萨拉戈萨大学香气专业小组、工程公司 Inconef 以及生产发酵用酵母和营养素的跨国公司 Lallemand。该联盟的目标是在酿酒厂实施更详细的数字孪生系统，并将其与智能传感器和硬件技术相结合，但这些技术尚未在该行业广泛应用。该系统将为酿酒师的实时决策提供支持。

这些数字工具还可应用于葡萄酒生产以外的领域。酵母在酸奶发酵等许多生物技术过程中发挥着关键作用。虽然葡萄酒面临着独特的挑战，如香气的产生，但中船重工的研究人员开发的建模策略可以使酵母驱动发酵至关重要的其他行业受益。