夜雨聆风
概要
研究人员训练了一款AI工具，让其基于年龄、口味偏好、营养需求乃至可持续性目标来设计汉堡食谱。他们之所以选择汉堡，部分原因在于汉堡的食谱组合方案极其丰富。
研究团队用100名食客对BurgerAI进行了测试，结果显示，AI设计的汉堡在整体喜爱度、风味和口感方面的评分，与一款热门快餐汉堡持平甚至更高。
研究人员指出，这项工作标志着AI发展下一阶段的一个范例：从预测既有事物，转向创造未来可能出现的新事物。
作为AI更广泛设计能力的概念验证，他们认为同一种生成式设计框架还可以在其他领域发挥作用，例如制药、材料、生物分子以及其他拥有巨大设计空间的复杂系统。
斯坦福大学（Stanford University）研究员埃伦·库尔（Ellen Kuhl）估算，全球大约有10⁴³种潜在的汉堡食谱。而借助BurgerAI——她实验室开发的新工具——人工智能现在可以基于你的年龄、口味、营养需求乃至可持续性目标，为你设计出最合适的一款。
不过，BurgerAI能够推荐美味、营养构成复杂且可持续生产的汉堡，这只是故事的一部分。从更宏观的视角看，这项创新预示着AI本身的一次转变：从预测走向设计。
“大多数AI系统被训练来预测已有的事物。我们希望AI去发明未来应当存在的事物。”库尔解释道。她是工程学院（School of Engineering）机械工程系（Department of Mechanical Engineering）教授，目前担任斯坦福Bio-X（Stanford Bio-X）主任，这是一个跨学科生命科学研究所，汇集了医学、工程和自然科学领域的研究人员。“BurgerAI不会问‘哪种汉堡最可能出现？’它问的是‘哪种汉堡最能满足这些重要而复杂的目标？’”
聚焦食品
库尔表示，食品是生物科学领域的下一个重要方向。这一焦点融合了人类体验与文化、健康与营养、以及环境影响等元素，这些主题激发了医学院（School of Medicine）、工程学院（School of Engineering）、可持续发展学院（School of Sustainability）、人文与科学学院（School of Humanities and Sciences）等多学科研究者的兴趣。
大多数AI系统被训练来预测已有的事物。我们希望AI去发明未来应当存在的事物。——埃伦·库尔（Ellen Kuhl），机械工程教授
“食品选择是人类每天所做的最具影响力的决策之一。”瓦希杜拉·塔克（Vahidullah Tac）说，他是库尔实验室的施密特科学（Schmidt Science）博士后研究员。“食品是一个很容易激发动力的领域。一箭双雕——既能兼顾地球健康，又能兼顾个人健康。这是一个非常棒且有影响力的研究领域。”
因此，食品被证明是Bio-X理想的试验平台。库尔团队刚刚发表了两篇关于BurgerAI的论文，塔克均为第一作者。第一篇论文介绍了BurgerAI。第二篇论文则揭示，驱动BurgerAI的数学原理同样广泛地支撑着基于扩散的生成式AI（diffusion-based generative AI），并与材料设计、物理学和工程学等技术领域建立了联系。
“几个世纪以来，食品设计一直依赖于直觉、经验和试错。”库尔补充道。“我们开始证明，AI可以将食品设计转化为一门定量科学，并在其他重要领域产生应用。”
味觉测试
BurgerAI以Food.com上的2216个汉堡食谱为数据源，学习食材组合和用量的模式，然后从头生成新的汉堡食谱。随后，AI将这些特征与人类风味和口感偏好档案进行匹配。其结果是全新的、针对美味度、可持续性和营养进行优化的食谱，并根据性别、年龄和体力活动水平进行个性化定制。
最终的考验不是计算性的，而是烹饪性的。研究人员在旧金山（San Francisco）一家餐厅举办了一场盲测，邀请了100多名食客品尝由专业厨师制作的五款AI设计汉堡。与一款热门快餐汉堡进行并列对比时，BurgerAI的两款“美味汉堡”（Delicious Burger）变体在整体喜爱度、风味和口感方面得分持平或更高。其“蘑菇汉堡”（Mushroom Burger）将环境影响降低了一个数量级以上，而“豆类汉堡”（Bean Burger）的营养评分约为该快餐汉堡的两倍。
“AI不仅生成了合理的汉堡食谱——它还创造了真实人们会喜欢的汉堡。”库尔说。“这听起来可能很简单，但这意味着模型学会了什么能使食物吸引人类味蕾，并能够在几乎无限可能的汉堡组合设计空间中导航，找到现实世界的解决方案。”
不止于汉堡
塔克对可持续汉堡的出色表现感到由衷惊讶。“我们原本预期可持续性和消费者接受度之间会存在某种权衡，”他说。“但我们发现，一款环境影响大幅降低的汉堡，仍然可以与全球最成功的汉堡之一一较高下。”
对塔克和库尔而言，BurgerAI的真正意义并不在于汉堡本身。它是AI更广泛设计能力的一个概念验证。同样的生成式设计框架可能在其他重要领域产生影响——制药、材料、生物分子，以及其他拥有巨大设计空间的复杂系统。如同食品需要在口味、营养、成本和可持续性之间取得平衡一样，社会面临的许多重大挑战也需要平衡相互竞争的目标。库尔表示，如果AI能够帮助在设计方案中导航权衡取舍，那么它也可能助力发现新药物、设计先进材料、创造更可持续的产品。
“汉堡只是一个开始。”库尔确信地说。“我们将食品视为一个更大愿景的模型系统：即AI作为科学和工程发现中的合作伙伴。”
