徐岩解读第四次工业革命，如何智能化酿酒？
机械化、数字化、智能化，
酿酒的工业化改革迫在眉睫。
作为后“169时代”的一个白酒协产学研交流的平台和技术创新的品牌会议，在过去的12年时间里，中国白酒学术研讨会已成功举办了6届。
“在中国酒业协会指导下，行业共同努力下，我们将白酒学术研讨会发展成为立足于酒业创新和推动白酒技术交流和转化的学术会议”。
作为学术研讨会的发起人之一，著名酿酒专家、江南大学教授、博士生导师徐岩认为，这是白酒行业最具影响力的一次学术会议。
|徐岩在学术研讨会闭幕式上致辞
图源/2023第六届中国白酒学术研讨会当前，第四次工业革命已经如火如荼，人工智能驱动的科学研究也已成为全球人工智能新前沿，这场大会又给行业带来了哪些启示？
01
后169计划的学术研讨会
169计划，大家并不陌生。
2007年，中国酒业协会提出“中国白酒169计划”，对白酒健康成分、酒特征香味物质等品质相关基础问题进行系统研究。
169计划也被行业认为是继汾酒试点、茅台试点等著名行业试点之后，又一个行业范围内
的研究试点。有所不同的是，在包括江南大学等机构的参与下，更多新技术、新模式开始应用到酒行业。
在行业协会、大学、企业一起参与下，中国白酒自然生态与酿造微生态的神秘面纱被揭开。
“其实这个会的由来就是源自169计划。”
2011年，首届中国白酒学术研讨会便在无锡的江南大学召开。彼时，白酒的科技探索方兴未艾。
169计划是那个时代背景下，中国酒业在技术革新下的一种模式探索与创新。
首届中国白酒学术研讨会的开启也意义非凡。
徐岩认为，从169计划到后来的158计划等酒业科研项目的落地到白酒学术研讨会的召开开创了国内白酒业科研的新篇章，“成功创新了白酒业的产、学、研结合模式，实现了我国几代白酒专家的白酒科学梦想。”
作为169计划的重要推动者和参与者，中国酒业协会理事长宋书玉也认为，这是建国以来白酒行业规模最大的科研活动，“引领白酒行业真正进入微生物核心领域。”
|2021年12月6日，在“第五届中国白酒（国际）学术研讨会”上，中国酒业协会理事长宋书玉发表题为《科技创新驱动中国白酒“十四五”高质量发展》的专题讲话。
图源/2021第五届中国白酒学术研讨会2019年的今世缘，2021年的古井贡，“今年我们在景芝和华润、金种子一起来举办，我希望这个会议能够搭建好这样的一个平台，供大家能技术层面上有更多的思想的碰撞，能够有更多技术信息和大家一起分享。”徐岩说。
伴随着这个大会的第六次落幕，期间为白酒行业带来了什么改变？
白酒的科研国际化就是一个例子。
可以对比的数据是，在169计划开始的几年，中国白酒在国际上发表的论文数量很少，2007年只有10篇。
“到了2022年的时候，中国白酒文献数据开始第一次超过了威士忌、白兰地等其他的烈酒。”在徐岩看来，这意味着中国白酒的研究热度，已经带动了中国白酒走向世界。
白酒国际化的路径之一，首先是在国际学术机构和研究领域内推广中国白酒，让科学先触达，与国际接轨——这也是徐岩他们作为科研工作者们一直在坚持不懈做的事情。
在169计划之前，国际市场上，中国白酒的科学路径本来就很窄，而其带来的市场反映就是，中国白酒在国际市场上成为“小众”。
如今，这一局面已经改变。
“尽管我们现在国际上的市场占有率不是那么大，但是影响力绝对不低，尤其在科研领域，中国白酒的国际影响力已经很强。”徐岩说。
另外一组数据显示，截至2022年底，白酒产业累计申请专利已达30705项，其中包括18016项外观专利、7212项实用新型专利、5476项发明专利。
这其中，以2013年为关键节点，白酒产业专利申请量由2007年的71件跃升至2023年的815件。
“科技创新在传统产业的发展过程中，其实是非常核心的推动力量，而这个力量我想也会一直持续下去。”徐岩说。
所以，白酒在国际化的征途中也因为科技的加持来到了一个关键点，就是讲好中国白酒的科技故事，用科学打动国外的消费者，但前提肯定是“把酒酿好”。
对于如何把酒酿好，徐岩提到了一个词——工业革命。
第四次工业革命
中国酒业正在迎来第四次工业革命。
“正在进行中的工业革命，对中国酒业的影响将会是前所未有的。”在徐岩看来，当前的酒行业正处于一个工业化发展的新阶段，这个阶段的标志在于手工机械化、数字化、智能化等各种工业阶段在行业内是混杂在一起的，“是一个并存的过程”。
回过头来看，什么是第四次工业革命？它又会如何影响酒行业的前行与方向？
第二次工业革命发生在19世纪末，流水线作业和电力的使用带来了规模化效应；
大型计算机、个人电脑以及互联网是第三次工业革命的产物；如今我们正在经历第四次工业革命，它不再局限于某一特定领域。
那么工业4.0对酒行业的影响是什么？
徐岩认为，有三个方面——
“如何多组学来解析发酵的过程和菌群的优化设计，包括计算机的辅助学习的方式，对菌群的筛选，3D打印机对发酵反应器的设计，包括微生物菌剂的应用等等。我相信这个将会是我们未来若干年，甚至更长时间会有一个非常大变化的地方。”
而从风味走向感知这个阶段，基于人工智能大数据的模型，研究者们可以从储存环节入手，包括勾兑、品质、监控和最后成型，实现更多的科技突破。
白酒的机械化变革其实从上世纪70年代就已经开始，但真正新一轮的机械化，“我想还是受了金门高粱酒的机械化启发之后，在90年代从清香型开始一步一步走出来”。
紧接着，更多企业的加入和尝试，也带动了白酒行业的机械化进程，比如湖北劲酒、江苏今世缘、四川泸州老窖和贵州国台酒业。
但问题也随之而来，机械化改造的目的是什么？如果是生产方式出了问题，为什么有些环节没有改？机械化的核心问题又是什么？
在企业调研中，我们也得到一个结论：更多企业在智能化改变的过程中，都在尽力去“模仿人工”。
机器不像人，当遇到变量的时候它不会有自己的判断。
“所以，它就需要我们输入足够多的参数和数据，过去以人工模仿为主，我认为人工模仿应该要走向微生物菌群的模仿。”
徐岩提出，如果不改变，“我们只能解决一个机器代替人的问题，不能解决酒的根本品质的提升问题”。
也就是说，除了人员效率提高生产力外，“稳定”是目前机械化表现非常好的一个方面，但是在这个过程中，“白酒风味组分的变化，香气活性成份的变化还都面临着问题，这些都需要追根溯源到微生物菌群层面，要回到解决问题的根本上”。
如何去实现这些过程？
“中国白酒要走完这最后一公里，如何能够聚焦微生物的发酵，聚焦发酵过程中的检测，这些将是我们后续要研究的一个重点，一个趋势和一个方向。”
今年5月，国家发展改革委印发《“十四五”生物经济发展规划》，多次提及合成生物学。比如，发展合成生物学技术，探索研发“人造蛋白”等新型食品，实现食品工业迭代升级。
这意味着，对生命的了解和设计，研究已经到了一个新的高度，而酿酒产业本身本身就是用微生物生命活动来进行的一个过程。
通俗来说，合成生物学类似于计算机编程，改造生命体相当于编写新的“程序”。合成生物学借助生命体高效的代谢系统，通过基因编辑技术改造生命体以设计合成，实现在生物体内定向、高效组装物质和材料——酿酒需要那种微生物，就可以通过“程序编写”来进行组合。
中国白酒这种自然菌群的开放式发酵，是中国白酒形成独特风味的基础。对于高度依赖自然环境和微生态环境的酿酒产业而言，这难道不是一次科技带来的产业颠覆？
而如何从认识走向最后的设计和构建这个生物系统，将会成为酿酒领域生命科学的方向。
“它的新机遇就应该在多组学技术的合成上面，如何通过现代组学的方式，把已有对微生物的观察和研究，从定性观察到定量解析，逐步走向编程，走向控制再造。”徐岩认为，这对白酒行业一定是一个“巨大的推动”，因为这真正实现了微生物群里的模拟、干扰和重组，也可以说是从源头上确保了白酒品质的“稳定输出”。
在具体的研究上，江南大学也在做深入的研究探索。
今年11月，江南大学徐岩教授团队在国际期刊《Food Chemistry》上发表重要成果：首次提出基于“曲组学”阐明高温大曲制曲过程微生态分化机制。
高温大曲是酱香型白酒的糖化发酵生香剂，它的特点是即使在同一曲仓内发酵，高温大曲也会形成多种微生态。
于是，针对高温大曲微生态形成及分化机制不清晰的问题，徐岩教授团队采用曲组学技术，解析了不同曲层高温大曲的表型特征，包括435个微生物属、1541个微生物源蛋白质及1588种化合物。
这项研究首次在行业内提出了“曲组学”的概念，并用此方法对高温大曲微生态的形成机制进行了研究，解析了曲仓内不同时空位点的大曲微生态。
正如同多米诺骨牌效应一样，酒业科技的大创新与大突破，或许才刚刚开始。
03
可借鉴的路径
在任何一个时代里，严控品质都是一个不变的课题，而变化的只是手段，第四次工业革命带来的也是手段和方式的升级。
当中国白酒走出国门的时候，这背后一定离不开产品科技力量的支撑与托举。
今年3月，五粮液联合江南大学徐岩教授团队联合攻关，对浓香型白酒糟醅发酵过程中关键微生物菌群的生态功能展开了研究，研究成果《随机过程驱动中国浓香型白酒发酵过程中关键类群的组装和代谢》在美国微生物学会主办的知名期刊《Microbiology Spectrum 》上发表。
该项研究便是采用多组学技术，系统分析了浓香型白酒糟醅发酵过程中关键微生物菌群的生态功能，明确了导致糟醅发酵过程中挥发性代谢物波动的优势微生物菌群。
这项研究还有一个突破在于，对于开放式环境下酿酒微生物发酵原理，以往研究较多关注的是发酵过程中相对丰度较高且稳定存在的优势微生物菌群，并且认为对风味具有重要贡献。
然而，研究结果表明，基于优势微生物菌群的发酵控制，仍然会出现不明原因的品质波动。
这就需要从微生物生态学的角度出发，以浓香型白酒发酵系统为模型，深入剖析复杂菌群中微生物结构和功能的关系，来证明浓香型白酒发酵微生物群中存在一类具有高度连接性的关键微生物。
这些“关键微生物”通过影响优势微生物菌群的生长和代谢，进而影响整个发酵菌群的代谢功能，以致白酒品质不稳定。
所以，只有找到了这些“关键微生物”，并进行一定的方式调控，就可以提升浓香型白酒的优质品率。
JNU-WLY501，简称“501丙酸菌”就是一个很好的例子。
这是五粮液技术团队联合江南大学徐岩教授团队，从五粮液501酿酒车间654年窖龄的古窖泥中发现一个新菌种。其表现为专性利用蛋白质和多肽，主要代谢产物为丙酸与乙酸，在偏中性pH值下生长更为良好，在优质窖泥中具有更好的适应性，是优质窖泥的特征微生物。
以此为研究方向，五粮液也全面构建了“理论研究前瞻导向、应用研究问题导向、技术创新市场导向”的创新体系——这便是第四次工业革命带给行业的一个现实案例，也是徐岩在本次大会中强调新技术的初衷。
其实从2014年开始，随着高通量测序技术的开始运用，徐岩教授团队快速利用这一新技术，对窖泥展开研究，“这时候，我们也发现窖泥的复杂性远远地超过我们的认识。”
2022年初，五粮液联合江南大学徐岩教授团队课题组，从五粮液古窖泥中分离得到了一株主体己酸菌，命名为JNU-WLY1368。
这个菌株的正式名称为“解乳酸己小杆菌”，正是团队通过反向基因组学的方式，发现了它的存在。
徐岩解释说，“这种解乳酸己小杆菌和我们过去认识的梭状芽孢杆菌、克鲁氏梭状芽孢杆菌有相似性，它们都产己酸，但是最后证明，新找到的这一菌种产生的作用更大，它是一个更主体的菌种。”
生物技术在酿酒领域的运用，不仅让世人“看到了”越来越多的微生物，更“清楚了”微生物之间的联系和作用，“这中间还有一个关键点，就是我们还可以把这些微生物能培养出来。”徐岩说。
除了五粮液，在江南大学的技术加持下，包括茅台、洋河、汾酒、华润酒业（金种子、景芝、金沙）、复星酒业等在内的白酒企业都开始加大在科技领域的研发力度。
04
上个月，由奋进智能公司生产的10条酱酒酿造全流程、全自动化生产线在劲牌茅台镇酒业启动，这10条生产线可年产酒1700吨，实现了从粮食发放、润粮、上甑、收酒、摊凉、起堆工序的全自动化运行。
白酒生产的智能化正在一步步改变着这个传统的产业。
参加学术研讨会的孙宝国院士也提出，白酒生产现代化的核心是数字化，要数字化必须实现自动化赋能，数字化是白酒现代化的核心驱动力，“要把经验上升为科学，把关键控制点变成数据，把控制交给电脑。”
|孙宝国在学术研讨会上指出，白酒的数字化要有自动化赋能，数字化是白酒现代化的核心驱动力。
图源/2023第六届中国白酒学术研讨会这又回到了行业智能化酿造领域，随着新一代人工智能技术的蓬勃发展，科学研究范式正在发生新变革，推动基础科学的重大发现和突破——人工智能已成为继实验、理论、计算之后的科学研究新范式。
为了抢抓人工智能驱动科学研究的新机遇，国家科技部也会同自然科学基金委启动“人工智能驱动的科学研究”专项部署工作。
中国科学院院士、北京大学国际机器学习研究中心主任鄂维南表示，借助机器学习在高维问题的表示能力，人类可以更加真实细致地刻画复杂系统的机理，同时可以把基本原理以更加高效、更加实用的方式应用于解决实际问题中。
这也意味着，在人工智能的作用下，复杂的酿酒工艺机理、深奥的微生态组学等都会变得更加清晰，更加便于掌控。
整个行业正在迎来新一轮的科技革命，其突出的特点是科学研究从“企业”模式转变到“平台科研”模式，要融合行业企业、大学机构等理论与实践结合，同时要实现生物发酵、微生物学、生态学、原料学、生物化学、风味化学、食品感官学等跨学科的融会贯通。
2021年，中国酒业协会发布了《中国酒业“十四五”产业发展指导意见》，其中就产业科技创新部分系统规划了产业科技创新战略：加强科技创新体系建设，深化科技体制改革，大力推进科学技术支撑高品质白酒的成果转化，并重点提及要以智慧酿造推动创新发展，助力产业转型升级。
“白酒产业不仅追求生产效率的提升，更要重视在提高产品品质的基础上推进智能酿造水平的提高，只有在这个基础上，中国白酒产业才能够更好地发展。”宋书玉也提出，中国白酒酿造的核心密码在于酿造的多样性和稳定性，智能酿造正是在推动白酒的高质量发展。
今年5月，由江南大学徐岩教授牵头的“十四五”国家重点研发计划“传统酿造食品智能制造技术研究及示范”项目启动。
这个项目是国家在传统酿造食品领域布局的唯一一项国家重点研发计划项目，也是徐岩教授团队主持完成上一项国家十三五重点研发计划项目后接续承担的又一项国家重点研发计划项目。
中国白酒酿造不是一个学科可以概括的，所涉及学科非常广泛，而“智能制造”将会成为一个链条把整个酿酒领域涉及的学科进行打通。
当以“机器学习为代表的人工智能技术”与“科学研究”深度融合的时候，中国酒类的智能化酿造也就深入佳境了。
你怎么看第四次工业革命对酒行业的影响？
请文末留言，我们一起讨论。