挑咖啡豆好麻煩?來看看人工智慧怎麼解決問題吧!(一)

無論你是生產咖啡豆的農民、賣咖啡豆的生產者還是買咖啡豆的消費者,或多或少都有聽過要喝咖啡要挑咖啡豆把咖啡瑕疵豆挑出這件事情。但你可能不知道的是,挑咖啡瑕疵豆這件事情其實相當地複雜與麻煩,讓很多人苦不堪言。怎麼挑咖啡豆能讓眼睛不酸、錯誤變少、效率提升,省下寶貴人生時光?在這次T大使進入雲林古坑咖啡企業TGC實作的過程中,我們看到其中之一的課題是:要如何解決上述挑豆麻煩、耗時耗工又可能出錯的問題。我們摸索出一些心得,因此在這篇文章中將分享給大家知道:我們如何利用人工智慧幫助人類挑咖啡豆。

Windows ML 圖形
機器學習示意圖。圖片來源:Windows Docs/Machine Learning

(一)咖啡豆的問題:瑕疵豆的存在

從採收咖啡豆(咖啡櫻桃)之後,需要經過預處理成咖啡生豆;咖啡生豆經過烘焙之後就形成了咖啡熟豆,咖啡熟豆研磨成咖啡粉並經過沖煮後就可以變成我們平常在喝的咖啡了。
(延伸閱讀:咖啡豆處理法: 咖啡豆的魔法調味料 (日曬、水洗、蜜處理、濕刨法+酒桶發酵法)

不過,並不是所有咖啡豆都適合處理後製成咖啡飲用。咖啡豆本身會存在各種瑕疵。在食品衛生安全方面如黑豆(發酵過度的咖啡豆)、發霉豆都可能有毒素,飲用有害人體健康。除了涉及食品衛生安全絕對必須要去除的瑕疵豆(部分可稱為一級瑕疵豆)之外,對於精品咖啡而言更要求其他較輕微的瑕疵豆(例如死豆、萎縮豆、未成熟豆)含量必須低於一定的比例,因為這些瑕疵豆都會影響咖啡的品質。
(延伸閱讀:【待上架文章】咖啡瑕疵豆的介紹;臺大農藝系王裕文老師咖啡學開放式課程精品咖啡

(二)挑咖啡豆的問題:容易疏忽、誤判、效率低與浪費時間

挑咖啡豆常見的幾個問題中第一個問題是容易疏忽與誤判。所謂誤判,意思是包含把好的豆子誤判為壞的豆子,或者是把壞的豆子誤判為好的。對於咖啡豆而言比較嚴重的是把壞的豆子誤判為好的豆子,造成瑕疵豆因為疏忽而沒有辦法挑出的結果,這些情況發生時重則影響食品衛生安全輕則影響咖啡風味。

第二個挑咖啡豆常見的問題是效率,因為挑豆過程每一個豆子都需要經過人類觀察,接著進一步對豆子的好壞進行判斷,判斷完成後則需要將豆子移除,豆子的數量很多的情況下整個過程其實非常耗時耗工。

(三)人工智慧解決問題的可能:快速且穩定的判斷

人工智慧在這個世紀2010年代在技術、硬體與應用發展上迎來重大突破,常見的應用是讓電腦學會人類處理規則複雜問題的判斷能力──所謂複雜,意思是不容易清楚定義規則,規則有模糊空間或是不容易將規則用程式碼、邏輯語言表示──,使得電腦擁有類似人類的智慧,人類進而能夠藉由電腦的高度效率與穩定等特性代替或輔助人類做成判斷。

在挑選咖啡豆的問題中,牽涉的是人工智慧各個子領域中的機器學習領域,以及機器學習領域中的的電腦視覺以及分類問題。以挑豆問題來說,透過將人類的經驗「傳授」給電腦──也就是各式各樣的照片、影像與標註資料──讓電腦在反覆的試誤中「學習」,進而可以使得電腦學會人類的判斷能力,能夠判斷豆子的類別(好豆或壞豆)。

在電腦學會人類的判斷能力之後,因為電腦運算速度高再加上固定的行為模式(固定不變的預測模型),所以電腦具備超越人類的高度效率,同時也可以因為固定模型而能夠避免人類判斷過程中常見的不穩定問題(評價不一致的信度問題),只要提供適當的來源豆子影像資料,就可以讓電腦預測豆子的類別,電腦就可以變成一個只要有電力供給就不知疲憊而高效又穩定的「挑豆大師」。

(四)結語

經過上面簡單的介紹之後,我們已經概略知道人工智慧中的機器學習、分類問題、電腦視覺等應用可以代替或輔助人類檢測咖啡豆是否有瑕疵,之後我們將會進一步更深入介紹相關細節,敬請期待!

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