AI trong dinh dưỡng: Đơn giản hóa việc ăn uống lành mạnh bằng thị giác máy tính

Ăn uống lành mạnh và staying fit là mục tiêu mà nhiều người trong chúng ta luôn nỗ lực đạt được. Theo một khảo sát, 70% people want to be healthier, và đối với 50% trong số đó, ăn uống lành mạnh là ưu tiên hàng đầu. Đôi khi, chúng ta có thể dựa vào lời khuyên từ bác sĩ và chuyên gia dinh dưỡng. Tuy nhiên, việc này có thể tốn thời gian và liên quan đến việc đặt lịch hẹn cũng như theo dõi bữa ăn. Việc theo dõi bữa ăn, cụ thể là, có thể tẻ nhạt và dễ xảy ra sai sót.

AI và computer vision có thể giúp việc ăn uống lành mạnh trở nên đơn giản và dễ tiếp cận hơn. Chúng có thể giúp phân tích những gì bạn ăn, theo dõi dinh dưỡng và thậm chí đề xuất công thức nấu ăn dựa trên mục tiêu sức khỏe của bạn. Các công nghệ này cũng có thể giúp nhận diện các chất gây dị ứng để việc lập kế hoạch bữa ăn trở nên dễ dàng và an toàn hơn cho những người bị hạn chế chế độ ăn uống. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về cách các công nghệ này được sử dụng cho các tác vụ như theo dõi dinh dưỡng và đề xuất công thức nấu ăn. Chúng ta cũng sẽ thấy cách AI trong lĩnh vực dinh dưỡng đang tác động đến ngành healthcare. Hãy cùng bắt đầu nhé!

Fig 1. Sử dụng AI để đếm số lượng calo trong một bữa ăn.

Thị giác máy tính trong theo dõi dinh dưỡng và phân tích thực phẩm#

Nhiều biến chứng sức khỏe có thể phát sinh từ việc hấp thụ dinh dưỡng không đúng cách. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc tiêu thụ quá nhiều hoặc quá ít một số loại thực phẩm và dưỡng chất có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh tim và đột quỵ. Đó là lý do tại sao việc theo dõi lượng dinh dưỡng nạp vào là rất quan trọng. Theo truyền thống, việc này đòi hỏi phải ghi chép thủ công các thực phẩm bạn ăn, ước tính khẩu phần và tra cứu thông tin dinh dưỡng, vốn rất tốn thời gian và dễ xảy ra sai số. Với các công nghệ AI và thị giác máy tính, việc theo dõi dinh dưỡng giờ đây trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết.

Khi bạn ngồi xuống ăn, bạn có thể chụp ảnh bát hoặc đĩa của mình, và các computer vision models có thể phân tích hình ảnh để nhận diện các loại thực phẩm khác nhau. Hệ thống AI sau đó có thể ước tính kích thước khẩu phần và cung cấp thông tin dinh dưỡng chi tiết. Ví dụ, bằng cách sử dụng object detection, các hệ thống computer vision có thể nhận diện chính xác các món ăn trên đĩa của bạn.

Hình 2. Sử dụng mô hình computer vision Ultralytics YOLOv8 để phát hiện dâu tây.

Các thực phẩm được xác định này sau đó có thể được đối chiếu với một cơ sở dữ liệu lớn về thông tin dinh dưỡng. Các thuật toán tiên tiến như ước tính độ sâu có thể giúp ước tính khẩu phần. Khi đã xác định được thực phẩm và ước tính khẩu phần, hệ thống có thể tính toán lượng calo, các đa lượng (như protein, chất béo và carbohydrate) và vi lượng (như vitamin và khoáng chất) để cung cấp cho bạn bảng phân tích dinh dưỡng chi tiết về bữa ăn của mình.

Các ứng dụng theo dõi bữa ăn được hỗ trợ bởi thị giác máy tính#

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của thị giác máy tính trong theo dõi bữa ăn là thông qua các ứng dụng di động. Hãy cùng xem qua một vài tùy chọn theo dõi bữa ăn bằng AI thú vị.

SnapCalorie là một ứng dụng sử dụng computer vision để ước tính hàm lượng calo và chất đa lượng từ một bức ảnh. Được đào tạo trên 5.000 bữa ăn, ứng dụng này làm giảm sai số ước tính calo xuống dưới 20% và vượt trội hơn hầu hết con người. Kết quả có thể được ghi lại trong nhật ký thực phẩm hoặc xuất sang các nền tảng thể dục như Apple Health.

Similarly, an interesting innovation driving AI nutrition tracking is the LogMeal API. It uses deep learning algorithms that are trained on large datasets of food images to accurately detect and recognize foods. LogMeal’s models achieve 93% accuracy across 1,300 dishes and provide detailed nutritional analysis, ingredient detection, and portion size estimation. The LogMeal API can be easily integrated into apps to create meal-tracking solutions for restaurants, self-order kiosks, food tech startups, healthcare providers, and other consumers.

Hình 3. Nhận diện các loại thực phẩm sử dụng Logmeal.

Sử dụng AI để gợi ý công thức nấu ăn#

AI có thể đề xuất các công thức nấu ăn lành mạnh dựa trên những gì bạn có sẵn trong bếp của mình. Các kỹ thuật computer vision như segmentation có thể nhận diện các thành phần khác nhau trong hình ảnh tủ lạnh hoặc phòng đựng thức ăn của bạn. Dựa vào đó, một large language model như ChatGPT sau đó có thể đề xuất các công thức nấu ăn sử dụng generative AI. Vì bạn có thể ra lệnh cho một large language model, bạn cũng có thể chỉ định các hạn chế về chế độ ăn uống như thuần chay, không có gluten hoặc ít carbohydrate, và hệ thống AI sẽ tuyển chọn các gợi ý công thức nấu ăn phù hợp với tiêu chí của bạn.

Fig 4. Nhận diện nguyên liệu sử dụng computer vision.

"Sous Chef", một phiên bản tùy chỉnh của ChatGPT, là một ví dụ tuyệt vời về công nghệ này. Nó có thể gợi ý công thức dựa trên những gì bạn có. Bạn có thể nhập tên nguyên liệu hoặc tải lên hình ảnh những gì bạn có trong tủ lạnh.

Bạn có thể tự hỏi, liệu chúng ta có thực sự cần một hệ thống như vậy không? Các hệ thống gợi ý công thức AI mang lại nhiều lợi ích như giảm lãng phí thực phẩm bằng cách tận dụng hiệu quả các nguyên liệu sẵn có và tăng sự đa dạng cho bữa ăn với các món ăn ngon. Chúng cũng có thể giúp bạn duy trì chế độ ăn uống cân bằng. Ví dụ, kế hoạch bữa ăn cá nhân hóa do trình tạo công thức AI đề xuất có thể giúp bạn đạt được các mục tiêu thể chất. Những hệ thống này cũng giúp việc nấu nướng trở nên thú vị và sáng tạo hơn nhiều.

Các startup đang đổi mới với AI trong ngành dinh dưỡng#

Có rất nhiều công việc hấp dẫn đang được thực hiện trong ngành thực phẩm và dinh dưỡng liên quan đến AI. Hãy cùng xem qua một vài startup đang tích hợp AI vào thực phẩm chúng ta ăn hàng ngày.

Journey Foods, một startup có trụ sở tại Hoa Kỳ, cung cấp thông tin chi tiết về nguyên liệu để phát triển và ra mắt các sản phẩm thực phẩm đóng gói mới. Nền tảng khoa học dữ liệu của họ, JourneyAI, phân tích hàng triệu nguyên liệu và dữ liệu chuỗi cung ứng để tìm ra nguyên liệu lý tưởng cho từng sản phẩm. Nền tảng thu thập và lưu trữ lượng lớn dữ liệu về hóa chất và chất dinh dưỡng để tạo ra các công thức sản phẩm thực phẩm tốt nhất. Nền tảng này cũng cho phép các công ty sản xuất thực phẩm đóng gói quản lý tốt hơn toàn bộ product life cycles thông qua việc khám phá thực phẩm dựa trên dữ liệu.

Một startup đổi mới khác trong ngành công nghiệp dinh dưỡng là Viome. Viome sử dụng trí tuệ nhân tạo và công nghệ giải trình tự mRNA để cung cấp các khuyến nghị về dinh dưỡng và chăm sóc sức khỏe cá nhân hóa. Họ cung cấp các xét nghiệm tại nhà để phân tích hệ vi sinh vật và biểu hiện gen nhằm đưa ra những hiểu biết chính xác về sức khỏe của một cá nhân. Những hiểu biết này giúp xác định nguyên nhân cơ bản gây mất cân bằng vi sinh vật và viêm nhiễm. Dựa trên thông tin này, Viome kê đơn các chất bổ sung tùy chỉnh và khuyến nghị chế độ ăn uống phù hợp với hóa sinh độc đáo của từng người. Bằng cách tập trung vào việc phòng ngừa các bệnh mạn tính và giải quyết các vấn đề sức khỏe gốc rễ, Viome giúp việc quản lý sức khỏe nâng cao trở nên dễ tiếp cận và mang tính cá nhân hóa.

Fig 5. Khuyến nghị thực phẩm dựa trên AI và giải trình tự bộ gen.

Cân nhắc các hạn chế của chuyên gia dinh dưỡng AI#

Mặc dù các hệ thống dinh dưỡng tăng cường bằng AI mang lại nhiều lợi ích, chúng ta cũng cần hiểu một số hạn chế của chúng. Một vấn đề lớn là bảo mật và quyền riêng tư dữ liệu. Các hệ thống này cần quyền truy cập vào thông tin sức khỏe và chế độ ăn uống cá nhân nhạy cảm. Nếu dữ liệu này không được bảo vệ tốt, nó có thể bị lạm dụng hoặc đánh cắp.

Also, there’s the concern of bias in AI algorithms. If the training data isn’t diverse enough, the recommendations might not be accurate for everyone, potentially leading to poor advice for certain groups of people. Another issue is the risk of becoming too reliant on technology. AI can provide helpful insights, but it shouldn’t replace the expertise of human nutritionists and healthcare providers.

Tác động đến ngành y tế#

Hệ thống theo dõi dinh dưỡng và chuyên gia dinh dưỡng được hỗ trợ bởi AI đang chuẩn bị định hình lại ngành y tế, thay đổi vai trò của các chuyên gia dinh dưỡng con người và các chuyên gia healthcare. Chúng cũng mang lại cho công chúng nhiều lựa chọn hơn khi cần nhận lời khuyên về lượng dinh dưỡng nạp vào. Khoảng 40% số người cảm thấy họ không cần phải trao đổi với bác sĩ trước khi thêm một chất bổ sung vào thói quen hằng ngày của họ. AI giúp việc nhận ý kiến chuyên gia trở nên dễ dàng hơn và có thể khuyến khích công chúng tìm kiếm thêm ý kiến đóng góp trước khi thay đổi lượng dinh dưỡng nạp vào của họ.

Có khả năng là quá trình chuyển đổi AI có thể thay đổi căn bản cách thức quản lý dinh dưỡng và chế độ ăn uống được xử lý. Alexandra Kaplan, một chuyên gia dinh dưỡng tại Core Nutrition có trụ sở tại Westchester, New York, phát biểu: "Giảit sử nó (AI) chính xác, nó có thể rất hữu ích vì nó sẽ giúp tôi biết chính xác khẩu phần của những gì có trên đĩa và sau đó là những gì có trong thực phẩm, vì vậy nó có thể hữu ích cho bệnh nhân khi biết họ đang ăn gì trong bữa ăn đó."

Thay vì thay thế chuyên gia dinh dưỡng con người, AI có thể đóng vai trò là một công cụ mạnh mẽ bổ sung cho chuyên môn của họ. AI có thể cung cấp thông tin chi tiết dựa trên dữ liệu giúp hỗ trợ việc ra quyết định lâm sàng, từ đó hỗ trợ các chuyên gia dinh dưỡng xây dựng các kế hoạch điều trị hiệu quả hơn. Ví dụ, AI có thể xác định các kiểu hình trong thói quen ăn uống của bệnh nhân góp phần gây ra các bệnh mãn tính, và cho phép các chuyên gia dinh dưỡng can thiệp sớm hơn và hiệu quả hơn.

Tóm tắt về AI trong dinh dưỡng#

Thị giác máy tính và AI có thể giúp việc theo dõi những gì chúng ta ăn trở nên dễ dàng hơn nhiều và thậm chí có thể trở thành chuyên gia dinh dưỡng cá nhân của bạn. Những công nghệ này có thể được sử dụng để giúp cải thiện sức khỏe bệnh nhân bằng cách cung cấp việc giám sát chính xác và các kế hoạch ăn uống tùy chỉnh, đồng thời giảm chi phí chăm sóc sức khỏe bằng cách làm cho hầu hết các quy trình chuyên gia dinh dưỡng phức tạp trở nên hiệu quả hơn. Mặc dù AI có một số hạn chế như vấn đề về độ chính xác và thiếu đi sự tiếp xúc cá nhân của con người, các đổi mới AI có thể bổ sung cho chuyên môn con người và nâng cao dịch vụ chăm sóc dinh dưỡng tổng thể. Chúng ta có thể còn một chặng đường dài mới đến được với những chiếc máy sao chép thực phẩm của Star Trek, nhưng AI trong dinh dưỡng đang định hình lại tương lai.

Hãy cùng nhau đổi mới! Khám phá GitHub repository của chúng tôi để xem những đóng góp của chúng tôi cho AI. Khám phá cách chúng tôi đang định nghĩa lại các ngành công nghiệp như manufacturing và healthcare bằng công nghệ AI tiên tiến. 🚀