食品安全大数据分析的若干思考

□ 周广军 金志刚 王玮健 江苏省质量和标准化研究院

进入21世纪以后全球经济和科技的发展逐渐出现全球化，这对食品安全全球化的发展趋势具有一定的推动作用。数字地球概念是美国在1998年提出的，其具有一定的全球化战略意义，其实质就是将整个地球的自然和社会活动等方面的问题用数字化的方式进行处理，将资源最大限度地利用，使人们将想要了解的关于地球的信息，如食品安全与人类健康关系的各种信息等通过一定的方式获取到[1]。食品安全已经成为全球性的公共卫生问题，其对人类的健康造成了严重的威胁，在21世纪中各个国家都出现了不同程度的食品安全问题，如美国的李斯特菌食物中毒事件、我国的劣质奶粉事件以及欧洲多个国家马肉风波等，这些事件不但威胁着人类的身体健康，同时引发了社会对科研工作者的信任危机，而且对社会和经济的发展也产生不利影响[2]。从本质上来说信息不对称是引发这些事件的根本原因，因此具体研究和分析食品安全大数据具有非常重要的现实意义。

1 食品安全与大数据之间的联系

人类历史上最近一次的重要信息技术革命主要是大数据技术，当前在各个领域中已经对其广泛的应用，其引发了公共卫生领域的变革。例如：在预防控制传染病中，美国Google公司将流感趋势监测项目用大数据启动，在2007—2008年该公司提供的流感预警信息要快于美国疾控中心的，而且其数据准确性非常高，因此该公司提供的数据可以代替美国疾控中心的数据，对经典卫生统计在预测方面能力不足的缺陷进行了弥补，使准确预测流感趋势的目标得以实现，将预防控制疾病的时间大大延长，这就是在公共卫生领域应用大数据分析的典型例子[3]。同理也可以用相似的方法解决食品安全问题，因为典型大数据的4V特征也是食品安全所具有的。一是大量的数据。我国的食品安全监测点有成千上万个，而且还有医院每天上报的食品污染物数据和食品安全环境监测数据等，将这些数据汇集在一起形成巨大的数据容量。二是较快的更新速度。大量的在线或者实时数据分析处理的需求都是食品安全信息中所包括的内容。三是较多的种类。各种结构化的数据表和遥感影像等的储存数据的形式都是食品安全数据中所包括的，同时从食品的种植养殖一直到消费这整个食物链以及食品污染物检测和现场调查数据等都是食品安全数据资源中涵盖的内容。四是较低的价值性和较高的应用价值。大量的无用和冗余的信息都包含在海量的食品安全数据中，但是其具有非常大的挖掘和应用价值，而且其与个人生活、食品产业以及国家经济等都具有密切的关联性。

2 大数据分析的思路与方法

2.1 总体思路

常规的检测和现场的调查等是食品安全数据的主要来源渠道，如果用一座神奇的钻石矿来形容这些堆放到一起的数据，那么其隐藏的许多有价值的数据，就是矿山中的钻石。现在需要利用创新性的分析法将其价值释放出来，因此分析方法是释放价值的主要环节，其与挖掘工具具有相似的作用，可以用钻石来表示分析结果，图1是整个分析的思路[4]。

与其他资源相比，大数据可以通过组合不同来源的数据使分析产品创新的目的得以实现，在挖掘其首要价值以后贬值和折旧的现象并不会出现，而创新的数据可以产生更多新的应用，如可以更全面地认识多种数据以及根据不同的辅助信息将同一数据更高价值的信息挖掘出来等。

图1 食品安全数据分析的总体思路图

2.2 总体构架

通过结合大数据理论方法和食品安全大数据的特征，对我国食品安全领域的实际情况进行充分的考虑，可以得知采集数据、管理数据、分析数据和展现数据是食品安全大数据分析技术平台总体架构中所包括的四方面的内容。

首先是数据的采集，将部门数据的孤岛性进行突破，使数据的流动性和可获得性得以实现；常规监测食源性疾病数据等结构化数据和食品安全环境污染相关的遥感数据等非结构化数据都是需要采集的数据，而联机分析处理和挖掘数据的基础主要是ETL工具，其主要的功能是在临时中间层清洗和集成等异构数据源中的数据[5]。其次是数据的管理，通过RDBMS和NoSQL等弥补目标结构化和非结构化混合存储形式的缺点，使数据高效灵活的目的得以实现，云存储和分布式文件存储等是存储IT基础架构的主要形式。最后是数据的分析，这一步骤是最为重要的，食品安全影响因子作用模型等是该环节中使用到的，如可以通过空间统计分析方法的使用，对各类影响因子与各食品安全风险之间的关系进行积极的探索，对多元因子影响力模型及时的建立，将食品安全风险中各类影响因子贡献的大小识别出来，从而将具有重要作用的自然和社会环境影响因子识别出来[6]。

2.3 解决的业务问题

2.3.1 分析食品安全态势

在全方位认识公共卫生问题时，可以使用GIS、GPS和RS技术，如将与食品安全主题相关的信息通过智能化聚焦爬虫技术来收集，将以Web社会媒体为基础的食品安全实时动态感知模型建立起来，在统一的时空框架中，在GIS地图上用时空GPS定位标注食品安全信息，同时应用相应RS遥感信息，通过空间统计模型智能分析采集的数据，而且可以利用可视化分析技术，将食品安全情景和交互式可视化的分析情况展现在大数据分析平台上，这对食品安全整体态势的全方位掌握具有非常重要的作用。

2.3.2 研究食源性疾病负担

典型的大数据分析案例之一就是研究全球疾病负担，将得到的启示用以食品安全大数据的研究，通过对食源性疾病和伤害有关多源数据的利用，充分结合死亡和患病的信息，对人群的健康损失进行综合测量。测量的结果不但可以为卫生部的决策提供参考依据，同时可以将预防控制食品安全的优先领域及时确定下来，而可以将有限的卫生资源合理和科学地分配，其具有的意义是非常明显的。

2.3.3 综合分析食品的安全性

多学科交叉问题之一就是食品安全问题，通过对多源数据的综合分析，可以提升对数据认识的全面性和新颖性，而且根据不同的辅助信息可以将同一数据具有的更高价值的信息挖掘出来，如通过结合食品安全监测数据与气象数据和社会经济数据等，利用系统生态分析模型对其进行综合的分析，可以提升对数据认识的系统性、科学性和全面性。

2.3.4 应用于食品早期安全预警

整合化学污染物、食源性疾病以及自然环境等多源信息的食品安全预测预警模型等是综合多种分析模型中所包括的内容，其能够将食品的安全状态实时地掌握，将存在的问题及时发现，对其下一步的变化趋势进行准确的分析和预测，从而可以为政府和相关部门实时制定控制措施提供参考依据。

2.3.5 创新食品安全风险评估体系

当前实验室检测数据和现场调查的数据是食品安全风险评估机制的主要评估的内容，这一机制只能浅层处理数据信息，范围具有一定的限制性，而且对于深入发展阶段数据的处理不够全面。这样的情况无法使大数据满足国家政府、公众以及研究机构等多方的信息需求[7]。所以食品安全大数据挖掘的广度从当前只对食品生产和消费等环节风险评估工作的重视，转变为开始对食品安全源头环节的重视，使从农田到餐桌整个食物链全程风险评估的目标得以实现。当前不但要对食源性疾病危害因素的研究和食品危害原因描述性分析工作重视起来，同时要对综合分析食品安全与环境因素交互效应的工作加以重视，这些都是从广度方面来说的[9]。从深度方面来说，要对有机结合空间、经典和微观的统计工作加以重视，使跨学科和跨领域深度合作的目标得以实现，不但要对食源性疾病发生和传播的生物学机制从微观层面进行研究，而且要从宏观层面上对食品安全和时空变化规律进行分析，充分重视人类健康及其对国民经济的影响等，将与大数据时代特征相符合的食品安全风险评估的分析方法体系逐渐建立起来，这样不但可以为国家提供一定的科学技术支撑，让其合理制定公共卫生政策，同时使食品安全风险评估工作与国计民生的关联性更强。

3 结论

由此可见，信息社会发展的必然趋势就是大数据时代。在农业社会时期，人们的核心资源主要是土地。工业时代人们的核心资源是能源，而数据是信息社会时代人们的核心资源。在大数据时代对大数据进行分析的主要目的是将有价值的数据规律快速地挖掘出来，及时掌握食品安全事故的前兆，将相应的预测提前做好。我国的食品安全环境和消费人群是复杂而庞大的，数据的变化和增长速度非常快，因此当前食品安全领域首先需要解决的问题就是如何将食品安全数据的契机把握住，将新思路和方法及时引进，从而使预防和控制食品安全的目标得以实现。所以，我国食品安全领域共同努力的方向就是将大数据时代提供的发展契机充分合理地利用，不断加大食品安全大数据分析和利用的力度，从而可以更好地保证食品安全。另外，专业的人员是分析和建设大数据过程中不可或缺的，所以还需要及时培养跨学科和懂技术的专业人才，从而为大数据的建设和分析提供有力的保障。

[1]满芮.基于大数据的中国农业现代化 [J].农业展望 ,2017(9)：87-91,95.

[2]郝 杰 ,姜 洁 ,毛 婷 ,等 .代谢组学技术在食品安全风险监测中的研究进展[J].食品安全质量检测学报 ,2017(7)：2587-2595.

[3]陈谊,刘莹,田帅,等.食品安全大数据可视分析方法研究[J].计算机辅助设计与图形学学报,2017(1)：8-16.

[4]王宇.基于大数据分析的茶叶质量评估[J].福建茶叶,2016(11)：19-20.

[5]肖辉,任鹏程,肖革新,等.食品安全健康大数据平台构建[J].医学信息学杂志 ,2016(5)：28-31.

[6]侯阳阳.基于大数据的食品安全风险评估方法研究[D].天津：天津科技大学,2016.

[7]陈恺.基于数据驱动的食品安全预警分析方法与应用[D].北京：北京化工大学,2015.