在党的二十大即将召开之际,我想向党说说心里话,我想说“身为一名新时代的科学家,无论何时何地,我都不忘初心,为新时代中国科技发展贡献力量,我时刻关心着党和国家的大事,时刻关注着中国科技的发展,全心全意办好企业,在我们党日益壮大、祖国日益强大的今天,我们安全感十足,幸福感十足。感谢中国共产党。”仲恺现代农业信息技术研究所所长沈玉利教授如是说。
【基于大协调思想的六链融合粮食质量安全智能链证技术】
仲恺农业工程学院现代农业信息技术研究所数字农业创新团队,经过十余年的产学研合作服务与创新,2020年成为《广东省“区块链+”农产品溯源服务标准化试点创建单位》,团队依托产学研合作agrps平台,常年公益服务于广东及全国的农业的数字化养殖(包括生猪、鸡鸭鹅、淡水鱼养殖等)以及数字化种植(大宗粮食、蔬菜、水果、南药等)等建设。实施产品品种培优、产品质量提升、产业标准化生产、质量安全智能监管等方面创新。
一、技术简介
粮食质量安全分为营养安全和食品安全,涵盖了食物的数量、质量、营养健康及生态可持续性诸多方面。“粮食安全”课题的重点一是解决人类生存吃的饱问题;二是吃的安全。2020年我国粮食产量约占世界粮食产量的24%,粮食供给较为充足,目前粮食安全研究的重点是“质量安全”问题。
在我国早些年,随着家庭联产承包政策的实施,化肥、农药、水资源的消耗量增加,粮食增产了。但是,现代农业负面作用的一面也明显显露出来了,过量用药、用肥以及工业“三废”超排,对土壤、地表水、大气等污染给粮食质量安全带来了重大挑战。
粮食质量安全在源头的重点是对重金属、药残的超标以及加工添加剂的违规使用,仓储、运输过程的污染以及后续的卫生及营养成分质控等,是一个产品全产业链质量管理的问题。在质量安全管理方面是一个涉及农学、畜牧、林业、海洋水产、卫生及防疫、法律与标准、仓储与加工、物流及销售等全产业链全景管理的全过程的多学科综合研究的科学问题。目前人们将溯源只是看做是一个简单技术问题,对粮食质量安全全产业链全景管控而言,现有种类繁多的粮食质量安全溯源系统所采用的方法只相当于管窥,各取一段,各窥一斑,其结果很难有效保障粮食质量安全。
目前国际上对粮食质量安全要求的指标主要侧重于粮食营养物质含量及人口营养状况,与国外不同的是,国内早期重点放在粮食的产量方面,目前逐步强化营养安全的监管,及监管指标体系的完善。
粮食质量安全安全问题在我国乃至世界仍然是一个重大的、亟待解决的问题,粮食质量安全隐患仍然存在,在我国目前急需对农业种养殖业,轻工食品加工业质量安全保障体系建设,尤其对儿童国产奶粉供给,在校生及老年人安全健康可信的食品生产、以及有效的质量安全监管、有效的食品安全事件的实时预警与处理方法研究,以及这些方面的基础科学问题及相关的关键技术的突破。
本团队采用对粮食质量安全全产业链全景管理的理论体系、管理体系基本架构、应用服务支撑平台实施系统创新的技术路线,在大协调的思想的提出新的六链融合架构,并在此基础上对粮食质量安全的智能链证、智能监管方法创新。
二、粮食质量安全管理体系构建
2.1粮食质量安全溯源系统
本团队所开发的粮食质量安全溯源系统(agrpsV1.0)2015年10月1日上线,该系统是一套利用自动识别和IT技术,帮助食品企业监控和记录食品原料、加工、包装、检测、运输、销售等关键环节信息管理与服务的平台。系统平台从粮食的源头建立不可篡改的档案,其内容包括种子、生长环境、用肥、用药、加工、贮藏、销售生产、供销、物流厂家等信息,实现消费者及行政管理部门对可信数据可查,并实现了国家法律、标准要求与粮食的种植、加工、销售等环节粮食质量要求与溯源档案内容一致。
解决了当时一些粮食质量安全溯源系统,简单的利用RFID、二维码技术获取产品名称、产地、产品质量检测报告,就给出产品合格证的溯源系统无法涉及产品质量安全实质内容的不足,也解决类似通过RFID芯片内存的几十位数据而企图解决产品质量安全溯源及防伪的系统不足。
系统的重点是保障产供销各个关键环节(包括种养殖、生产、加工、流通、仓储、销售与餐饮等)信息能够正反向追踪,监控。对解决粮食质量安全的可靠性、使用性和内在价值,包括在生产、贮存、流通和使用过程中形成、残存的营养、危害及外在特征因子影响的有了技术层面的可能,对产品既可以实现等级、规格、品质等特性要求的管理的同时也可以对人、环境的危害等级水平等要求的质量安全科学问题的解决提供了基础。解决了由于溯源工作没有做到位,现行粮食质量安全管理只能靠抽检及受损消费者举报现限制,弥补了对弄虚作假事件无法提供完备的处理依据缺憾。基于大数据的粮食质量安全管理给行政部门及社会监管提供了有力抓手,降低粮食安全管理难度。
支撑系统运行的是基于分布式云数据库平台,系统直接服务于管理市场管理、卫生防疫、行业行政、进出口管理等部门。同时直接服务于生产经营用户,如粮食生产、加工、销售商;消费者;通过平台提供粮食质量安全数据,包括现场检测及认证信息以及实时监控大气、土壤、地表水等数据;生产资料包括用肥用药的合法性数据,法律法规、市场流通及仓储质量安全等数据,通过大数据分析并将这些数据与监管、生产者、第三方服务机构共享。
平台立足全国提供粮食质量安全全产业链管理服务,农企可以利用正确的信息源或现场传感器采集土壤质量、田间管理、天气等数据,通过平台获取耕作方法、种子选育等信息;平台协助生产企业的生产、加工质量等要求达标,同时支持行政部门对产品质量的认证等方面的管理;农民及农企通过溯源链协助确保交付给流通销售厂家的产品质量和贸易公平;确保种养殖者的利益、对减少不公平定价,减少进口农产品影响,推动产品的品牌建设。
平台提供从原料的源头到食用的全程对消费者的健康、安全的全方位保证,包括存储、加工、运输等方面的污染情况;加工添加剂、生产配剂、介质使用情况,以及辐射食品、转基因粮食等工业技术发展所带来的质量安全问题数据,以及食品标识、用法及警示说明等问题规范要求。
2.2基于大协调思想的六链融合系统
2018年度推出了agrpa V2.0,系统的基于大协调学的基本思想,将粮食质量安全全产业链划分为六链,实现粮食全产业链质量安全证据链互联互证,通过对区块链链间管理的方法与机制创新,依据产品生产组织要求、轻工食品加工要求、卫生及防疫要求、人类卫生健康要求、法律及标准要求、特殊食品如辐射食品与转基因原料及配剂生产及使用要求、物流仓储与销售要求、全产业链监管等要求,构建包括链间加密、链内关键点划分、预警点信息处理等大数据分析处理模块,形成基于大协调的六链融合的粮食质量安全保障体系。
依据粮食质量安全全产业链结构及每个质量安全关键点的可追溯性,将粮食质量安全六链架构细分为,如生产资料的供给链,涵盖要素包括种子、肥料、饲料、农药、兽药、添加剂、等等;生产链可分为产地与产环境、品种选育(品种培优及选购、动植物检验检疫等)、生产过程(除草、用肥、用药、饲料、防疫等);以及加工、添加剂、仓储及质检、进出口管理要求,卫生健康要求等等,销售及市场管理,监管模块,以及特殊食品(辐射食品与转基因粮食生产,包用料、添加剂,配剂,辐射计量等);仓储、运输、销售链块:卫生、保鲜、污染等;基于六链融合的全产业链的各个环节相关信息能够全景正反向追踪,从而使产品的整个生产经营活动中涉及质量安全问题的关键环节都可以有效观测,质量安全问题的根源靶向精准,依据HACCP的食品质量安全关键点溯源便捷。法律及标准链包括生产标准及法规、卫生防疫法规外又包括行业部门及工商市场的监管要求,国家现行相关法律及标准化建设(标准包括CAC标准、欧盟标准及173成员国相关标准;法律包括生产、交易国家的现行法律)。市场管理及品牌建设链:商标、品牌规划建设与推广、品质提升与市场宣传,各类认证,各类荣誉、各类资质,包括工商、卫生等。监管及社会反馈:依照法律及标准,以及行业管理、工商管理、市场监管、卫生防疫,环境污染、消费者反馈、产品标准等,实施智能预警及监管。产品质量管理要求,品牌创建生命轨迹及特色等溯源。营养与健康,功能标识及功能认证,营养与健康科普及法律法规要求包括成分及能量验证数据。通过粮食质量安全的可靠性、使用性和内在价值分析,提供对人、环境的危害预防科学依据。
将粮食质量安全管理体系融合处理形成基于大协调体系架构的闭合链,链间采用链间加密方法,保障链块中数据安全,各链块依据HACCP要求定义出关键控制点,智能链证的方法依据这些关键点的溯源状态,通过法律+科技、监管+科技的方法,实现链证预警,启动问题食品处理模块。
图(1)基于大协调思想的六链融合粮食质量安全架构
三、智能预警及链证
基于大协调体系架构下,实现全链各个关键点的数据智能获取,为粮食质量安全的可靠性、使用性和内在价值,包括在生产、贮存、流通和使用过程中形成、残存的营养、危害及外在特征因子影响分析提供相关依据,进而对产品实现等级、规格、品质等特性要求的管理,获取对人、环境的危害等级水平评估数据,全景质量安全管理的科学问题的解决提供依据,为实现法律+科技(LegalTech)和监管+科技(RegTech))的方法创新,为实现大协调架构的粮食质量安全智能链证的创新打好基础。
AgrpsV2.0,将所服务的粮食质量安全标准及相关法律要求等数字化,结合“智能链证”技术为产品的生产、加工、销售以及问题产品的追踪、过程管理、质量安全事件的预警提供支撑,涉及到主要是相关领域的法律的完备及及监管与技术的可信性。在监督科技方面主要体现在产品标准使用、产品质量安全、产品信誉、社会信用等方面,同时为政府综合监管的各个行政部门提供全景管理服务。
国际上,欧盟建立了食品安全管理局,德国、英国、丹麦、爱尔兰、荷兰、加拿大专门等国建立了食品检验署,承担食品安全监管职能。
在中国,食品安全监管责任由中央、省级以及地方政府共同承担。在中央一级,负责食品安全监管的机构包括国家食品药品监督管理局、卫生部、质检总局、农业部、国家工商总局、商务部等部门构成。
目前,国务院选择的综合监管并由国家食品药品监督管理局负责协调工作模式,仍然存综合协调部门的资源仍然不够、部门之间的协调性差、中央与地方的关系有待进一步理顺、行业监督与自律机制不健全、消费者的作用没有得到充分发挥等等问题。
利用监管科技RegTech和法律科技LawTech结合,实现系统的监管的数字化、标准化,在六链融合溯源的基础上,将依据HACCP的关键点状态作为质量安全法律证据为判据。完成粮食质量安全主要解决的自证和共证中证据的真实性问题,包括产品的判别归属包括企业、产地、品牌的归属;加工添加剂配料的合法性责任归属;肥料、药、饲料的真假;交易违约;生产、仓储、运输、销售卫生安全;特殊食品如辐射食品的辐射剂量合法合规等等以及这些事件判别的法律依据及生产及快速溯源依据。同时对食品质量安全事件如禁用农药、兽药,产品污染变质、假冒伪劣举报、市场诚信受罚、土壤重金属污染、大气污染、突发疫情事件等等。
预警等级将分为一般到紧急危险6级,根据预警等级触发不同的响应机制。通过智能链证预警,构建起农企、市场、质量技术监督、卫生、工商、环保、出入境检验检疫、消费者等公正、公平粮食质量安全服务保障窗口,其架构如图2。
图2基于六链融合的粮食质量安全溯源、事件预警、链证管理模块
四、小结
通过对粮食的全产业链包括原料、生产、交易等全过程全景分析及系统构建,包括标准要求及法律法规等方面智能化的探讨,对全产业链的质量安全证据链的梳理,力图构建一个通过证据链为质量安全判据的质量安全事件智能预警及监督系统,通过预警快速启动监督模块的应急响应,进而使食品安全事件能够快速处理,以弥补食品质量安全可信及实施有效监督不足的问题。
课题组在实施粮食安全全产业链质量安全服务的基础上,对生产、生产资料供给,法律与标准,仓储物流销售、市场与品牌、智能监督方面的实施要求的研究及60多家企业应用验证,在大协调思想的基础上,实施六链融合的智能链证方法研究及产业服务,对广东省的农业产业发展、农产品质量的提升、产品标准化生产,产品的品牌建设以及安全健康放心农产品质量安全可信体系的建设能提供有效的帮助。
【作者介绍】仲恺现代农业信息技术研究所所长沈玉利教授,西北工业大学模式识别与智能系统博士,计算机科学与技术教授;中国未来研究会AI分会副会长,中国科学管理研究院商学院客座教授;曾获“南粤食品安全溯源体系建设的开拓者” 、“中国农安网创始人”等荣誉,事迹在光明日报,中国网等媒体报道;近年来获广东省农业推广一等奖及中国产学研合作创新与促进奖-产学研工匠精神奖,获发明等专利40多项。
值此党的二十大召开之际,仲恺现代农业信息技术研究所所长沈玉利教授与时俱进不落伍,发挥模范带头作用。以更加饱满的热情投身到社会主义国家建设中,以更加坚定的理想,坚定信念听党话、跟党走,迎接党的二十大胜利召开。
