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一杯咖啡背後的科技
「一杯咖啡看似簡單，背後藏著許多不為人知的科技。」
海明威在《戰地春夢》裡的咖啡中，嗅到了黎明破曉的味道；對於梵高來說，咖啡館是一個可以讓人瘋狂的場所；葡萄牙作家 薩拉馬戈甚至在將咖啡作為人生最後的願望，他在《詩人雷伊斯逝世的那一年》裏寫道：如果還有一小時生命，我願意用它來換取一杯咖啡。
咖啡不只是一杯普通的飲料，甚至還影響了人類文明的歷史進程。
文藝復興抒發的新思潮，部分歸因於一件足以養成新生活習慣，甚至改變民眾氣質的大事件，那就是咖啡的出現。
儘管速溶咖啡的流行動搖了精品咖啡的地位，資本的裹挾逐漸瓦解了星巴克的第三空間，但人們對於一杯好咖啡的標準卻沒有因此降低。
正如咖啡大師田口護所說，咖啡並非只是咖啡師憑感性所醞釀而成的，而是思想和技術的結合。
一杯咖啡背後，不像製茶一樣依賴於師傅的主觀判斷。從咖啡豆的種植、分揀，到烘焙、研磨、萃取，這些過程其實都離不開各種硬體和軟體的結合，咖啡豆的水分和色澤、烘焙的溫度和火候，都能精確測量和計算。
你現在喝的咖啡，其實也是工業文明下的科技產物。[1]
目錄
對種植咖啡豆的農民來說，手機平板愈來愈重要了
一杯好咖啡最關鍵的是什麼？
按照 2017 年世界咖啡烘焙大賽中國區冠軍葉偉偉的說法，生豆對咖啡好喝與否的影響比例占到 40%，烘焙熟豆占好喝比例的 30%，其餘的 30% 則由咖啡機、水質和咖啡師等一起決定。
也就是說，咖啡豆基本決定了一杯咖啡的品質。然而隨著全球變暖，要種出高品質的咖啡豆正變得愈來愈難。
咖啡樹這種作物，需要生長在 15-25℃ 且降水充足的環境，並種植在海拔 300-2000 米的高地和山丘之上。近年來全球氣候變化加劇，連南極也創下 21 ℃ 的高溫，咖啡行業正在面臨前所未有的減產危機。
根據澳大利亞智庫機構 Climate Institute 的一份報告，隨著氣候變暖，到 2050 年全球適合種植咖啡的土地面積可能會減少一半，而盛產咖啡豆的拉丁美洲，種植面積將減少 88%。
在以吉力馬札羅咖啡聞名的坦尚尼亞，溫度每升高 1℃，每公頃的咖啡豆產量就會減少 137 公斤，1960 年代至今，那裡的產量已經下降了 50%。
高溫和乾旱等極端天氣還帶了更多的蟲害和疾病，其中咖啡葉鏽病是咖啡農戶最大的敵人，當咖啡樹感染這種病，葉子就會像鐵銹一樣逐漸脫落，無法長出咖啡豆。2012 年中美洲一帶的咖啡豆遭遇了大規模的葉鏽病，產量減半，經濟損失高達 5 億美元。
在這樣背景下，種植咖啡的農民開始引入更多的技術手段來應對氣候變化帶來的影響。
Raul Perez 是瓜地馬拉一名咖啡農戶，在福埃哥火山附近擁有一片約 89 公頃的咖啡田。 Perez 現在每天除了要到咖啡田裏巡視，還要密切留意手機上一個應用的數據變化，他不是迷上了炒股，而是要通過這些數據來調整種植情況。
Perez 使用的是一款叫作 Cropster 的數據管理 App，每月訂閱費用為 15 美元。咖啡農戶可以在上面記錄作物的施肥、灌溉、除草劑的用量，並查看降雨情況和濕度水平，以及成熟和收穫日期等一切和咖啡產量和質量相關的數據。[2]
這對於家中五代人種植咖啡的 Perez 來說是一次冒險的嘗試，在此之前 Perez 因為咖啡產量下降已經解僱了一半的農戶，附近的咖啡農戶也紛紛轉向更容易種植的作物。
Perez 希望用技術來拯救這塊祖傳的咖啡田，現實也給予他了應有的回報，現在 Perez 的咖啡生意比以往都要更好，出產的咖啡豆得到 Intelligentsia 和 George Howell 等高端咖啡品牌的青睞，並以標準價格 3 到 4 倍採購。Perez 表示：數據正在成為咖啡農場的命脈，尤其是在風險加劇的背景下，它能幫助我們擺脫混亂。
供應鏈的數據化
如今，像 Perez 這樣使用在咖啡種植中引入數據管理系統的農戶已經超過 10 萬 ，一些軟體開發商和咖啡品牌正推動咖啡供應鏈的數據化，甚至免費為農戶提供手機和平板等設備。
不只是咖啡種植，咖啡生豆入庫前也會用感測器來測量水分，因為水分含量會影響咖啡的品質和風味，過去這主要是靠農民用牙咬來實測。同時一些廠商還藉助基於機器學習的激光技術來分選符合標準的咖啡豆。
至於最令農戶頭疼的咖啡葉鏽病，有科學家試圖通過無人機來解決。
倫敦帝國理工學院生命科學系的 Oliver Windram博士領導的團隊，就嘗試用無人機收集多光譜圖像數據，在空中識別並分析咖啡作物的生長情況，將咖啡葉鏽病大範圍蔓延前將其扼殺。目前研究團隊已經與泰國當地的無人機公司和咖啡種植戶展開了合作。
作為一杯好咖啡起點和決定性因素，咖啡豆的種植，愈來愈像一場線上線下聯動的農場經營遊戲。
為了做出最好喝的咖啡，他們用軟體計算出了最佳曲線 雖然咖啡豆十分重要，但也還要經過烘焙、研磨、萃取等流程才能成為一杯真正的咖啡。阿爾及利亞詩人阿卜杜．卡迪爾曾說：「煮咖啡像在製作一件藝術品。」而這件藝術品的各項參數都離不開機器把關。
早在 1200 多年前，一位叫做夏狄利的伊斯蘭隱士就煮出了世界上第一杯摩卡咖啡，但咖啡在全球的流行離不開工業革命的推動。[3]
咖啡本來就被當成提神的飲料，當人類進入蒸汽時代後，人們嘗試將咖啡的沖煮過程自動化，進一步提高效率。
商用咖啡機
1901年，一個叫做Luigi Bezzera 的年輕人推出世界上第一台蒸氣壓力的商用咖啡機，利用蒸汽加壓來快速萃取咖啡。通過機器來製作咖啡逐漸成為標準，而義大利也成了「西方咖啡的鼻祖」。
儘管自動化的咖啡機提高了咖啡沖煮效率，也減少了人工操作的誤差，但製作過程中的很多指標依舊無法精確測量。不過近年來不少咖啡師開始使用連接到軟體管理系統的機器，以秒為單位，監控烘焙過程的溫度、顏色、火力等數據，希望以此找到最佳的咖啡烘焙曲線。
在近幾屆的世界咖啡烘豆大賽（WCRC），和獲獎結果一起頒布的，往往還有前 3 強的烘焙曲線。
什麼是烘焙曲線？其實就是咖啡烘焙時記錄烘焙狀況和操作的溫度曲線圖表，參賽者可以通過 Cropster 這樣的智能烘焙應用記錄「轉黃」和「一爆」等關鍵節點的參數。
烘焙機內置溫度計探針來測量咖啡的溫度，攝影鏡頭則會監控咖啡豆的顏色變化，記錄溫度、升溫速率、火力、以及反應模塊圖標等數據，並發送到軟體上，咖啡師可以在手機上實時觀察和調整烘焙的各種細節。
就像《三聯生活周刊》在去年在一期咖啡專題中所說的，好咖啡的極致猶如味覺和嗅覺的交響樂。生豆決定了咖啡的風味和香氣，而味覺部分，咖啡甜度、苦度、酸度和水果調的呈現，則是烘焙的功夫。
咖啡的一部分香氣是鼻子聞到的，一部分是嘴裡感受到的。嘴裡感受到的味覺是烘焙決定的。是不舒服的尖酸醋酸，還是酸酸甜甜，是焦苦、苦澀還是黑巧克力的苦甜，看的就是烘焙手法了。
曾經獲得兩屆挪威咖啡烘焙大賽冠軍的 Simo 表示，他所在的咖啡品牌，所有機器都已經連接到 Cropster 系統，每當有新的咖啡豆到貨，都會先找到最佳曲線再投入生產，幾乎所有烘焙調整都是通過分析過去積累下來的數據庫而決定的。
烘焙師的職責是為每支豆子找到完美匹配的烘焙曲線，為每支咖啡豆設定好發展的軌跡，呈現出她最美好的風味。
大師級的咖啡拉花「機器人」
90秒的時間，一杯可與大師工藝相媲美的拉花咖啡就做成了，全程不需要人力介入，兩隻機械臂負責從萃取到拉花的每一步。
機器人怎麼能拉花？是5G技術和人工智能技術的強有力支持。
兩支機械臂，怎麼能拉出美麗的花型呢？現場，許多觀眾不惜等上20分鐘，就為一探究竟。
「心形、樹葉、鬱金香等拉花圖案，美式、拿鐵、卡布奇諾等多種口味，我們的咖啡機器人都能完成。」展會現場，北京如影智能科技公司的產品經理王昊告訴北京日報客戶端記者，會拉花的咖啡機器人，其實是基於高通RB5平台，通過4G和5G網絡連接以及高通人工智能引擎技術而實現的，是利用高科技延伸生活化應用場景的一種新實踐。[4]
那麼，還需要咖啡師嗎？
既然咖啡從種植到烘焙等環節都可以通過數據化來計算出最合適的標準，那是否意味著咖啡師對於一杯精品咖啡而言愈來愈不重要了？甚至完全可以讓機器準確批量複製頂尖咖啡師的技巧。
愛範兒之前就介紹過一位物理學教授透過計算機模型分析專業廚師炒飯的每個動作和飯粒的運動軌跡，用來啟發「炒飯機器人」設計，而在咖啡行業已經有人在這麼做了。
早在 2017 年，在舊金山 Metreon 購物中心就開了一家機器人咖啡廳 Cafe X，用一個叫做 Gordon 的白色機械臂來為顧客調配咖啡，可以根據顧客需求來調整咖啡口味，不到一分鐘就做好一杯咖啡，一小時可以調配 100~120 杯咖啡。
無獨有偶，台灣的機械製造商上銀也推出過一款咖啡機器人，而且還和世界咖啡沖煮大賽（WCE）冠軍王策合作，複刻王策在比賽中的所有動作，據悉能製作 45 種不同口味的咖啡。
除了專業咖啡廳，類似的思路也延續到了消費產品。一款叫做 iDrip 的智能咖啡機，同樣和多位世界咖啡師大賽（WBC）冠軍簽約，記錄專業咖啡師在製作手沖咖啡中的水溫、水速、路徑等數據和首發，然後用機器還原這些製作過程。
但這也並不意味這咖啡師不再重要，Cafe X 的聯合創始人兼首席執行官 Henry Hu 曾表示，咖啡機器人不是要取代咖啡師，而是通過自動化來完成更多重複性的工作，讓咖啡師有更多時間研究烘焙和沖煮技術。
美國特種咖啡協會（SCAA）執行總監 Ric Rhinehart認為，咖啡師最重要作用不是將烘焙咖啡豆，研磨成粉，並過濾沖煮，最關鍵在於為顧客提供量身定製的體驗，滿足不同顧客的需求，這才是機器無法取代的。
此外也有咖啡師指出，精品咖啡要實現標準化生產並不容易。不同的咖啡豆需要不同的烘焙和沖煮手法，製作的環境也會影響咖啡品質，比如德國烘焙廠的配方不一定適用於布魯克林的咖啡廳。這些都需要專業的咖啡師依靠多年的經驗來進行調整。
濃縮了人文和科技的飲料
咖啡作為全球 3 大飲料之一，市場規模已經超過 12 兆，據統計每年全球要消耗超過 5000 億杯咖啡，這一數字還在不斷增長。其中目前人均咖啡消費只有 5 杯的中國增長尤為迅猛，有業內人士預測中國咖啡 5 年後將成長為萬億級規模的市場。
當日益增長的咖啡消費需求撞上面臨下滑的咖啡產量，科技成為解決這一矛盾不可或缺的手段。你在周末午後品嘗一杯手沖咖啡的時候，別忘了，這是一杯濃縮了人文和科技的飲料。
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