какая разработка используется для ликвидации мусорного пятна
Ocean Cleanup — самая крупная уборка океана
The Ocean Cleanup — один из самых амбициозных инженерных проектов нашего поколения.
Команда изобретателя из Нидерландов планирует к 2040 году устранить 90% пластикового мусора из океанов и вдвое сократить Великое тихоокеанское мусорное пятно.
Сегодня системы Ocean Cleanup не только удаляют тот пластик, что уже накопился в океане, но препятствует попаданию в океан нового, из рек.
История
Систему очистки океана от пластика Ocean Cleanup голландец Боян Слат (Boyan Slat) придумал еще в 2013 году, когда был старшеклассником.
Ныряя у берегов Греции, он был потрясен количеством мусора под водой. По словам Бояна, пластика там было больше, чем рыбы. После этого юноша стал интересоваться тем, какие меры предпринимаются для очистки океана от пластика.
В основном, существующие идеи по очистке воды были связаны с использованием сетей, что опасно для морских обитателей и не слишком эффективно. Боян стал задумываться над другим подходом, который решил бы проблему.
В 2013 году некоммерческая организация, The Ocean Cleanup, которую основал Боян Слат, начинает совершать экспедиции к Тихоокеанскому мусорному пятну (мусорный континент, мусорный остров, мусоворот), проводит различные тесты системы очистки и отрабатывает ее конструкцию.
За 7 лет на эту технологию на краудфандинговой платформе собраны миллионы долларов от людей из 160 стран.
В 2016 году был протестирован прототип системы в Северном море и состоялась воздушная экспедиция для оценки размеров Великого тихоокеанского мусорного пятна.
Технологию совершенствовали и тестировали, и в 2019 году система начала собирать мусор с Тихоокеанского мусорного пятна, которое по площади примерно в три раза больше Франции (около 700 тысяч км²).
Последний прототип Ocean Cleanup способен улавливать и удерживать пластик всех классов и размеров — от огромных рыболовных сетей, до микропластика. После года испытаний нам удалось разработать автономную систему, которая использует природные силы океана для сбора пластика
Очистка океана и перехват в реках
Чтобы устранить 90% пластикового мусора из океанов и уменьшить Тихоокеанское мусорное пятно Ocean Cleanup предлагает использовать два вида систем. Одна — перекрывает поступление пластика из рек в океан, вторая убирает пластик, который уже накопился в океане.
Очистка океана
Проблема очистки «мусоворотов» заключается в том, что пластиковое загрязнение распространяется на миллионы квадратных километров и происходит во всех направлениях.
Если очистку Большого Тихоокеанского мусорного острова проводить с использованием обычных методов — судов и сетей, то это займет тысячи лет и будет стоить десятки миллиардов долларов.
Плавающие системы Ocean Cleanup справятся с этим гораздо быстрее и эффективнее. Они улавливают любой пластик — от маленьких кусочков, до крупных обломков, включая массивные выброшенные рыболовные сети, ширина которых может достигать десятков метров.
Как это работает
Система 001 Ocean Cleanup состоит из длинного U-образного поплавка, который обеспечивает плавучесть всей системы и находится на поверхности воды, края, свисающего под ним и морского якоря. Край предотвращает утечку мусора и направляет его в удерживающую систему.
Как и плавающий в океане пластик, система переносится ветром и волнами. Между системой и пластиком должна быть разница в скорости — замедление системы, чтобы пластик можно было захватывать и накапливать.
Как только система заполняется, судно-мусоровоз, забирает собранный пластик.
Очистка рек, океанов, исследовательская работа во время пандемии, разговор с командой (англ. субтитры)
Перехват пластика в реках
Реки являются основным источником загрязнения океана пластиком. Это артерии, по которым отходы переносятся с суши в океан.
Interceptor ™ (Перехватчик)
26 октября 2019 года Боян Слат представил в Роттердаме технологию Interceptor ™ (перехватчик), которая помогает бороться с выбросами пластика из рек в мировой океан.
Interceptor способен убирать до 50 000 кг, а при благоприятных условиях и до 100 000 кг мусора в день, разработан для массового производства и может применяться практически в любой точке мира — работать в большинстве наиболее загрязненных рек.
Как это работает
Перехватчик имеет конструкцию катамарана и прикреплен к берегу реки. Отходы, текущие по течению, направляются барьером к отверстию перехватчика, переносятся на конвейерную ленту, которая доставляет их к челноку.
Там мусор автоматически распределяется по шести контейнерам. Благодаря датчикам, контейнеры заполняются, пока не станут полными.
Плавучий барьер перехватчика, который используется для направления мусора в систему, охватывает только часть реки, не мешая другим судам и не препятствуя перемещению диких животных — важнейшие требования при работе в крупных реках.
Перехватчик рассчитан на круглосуточную автономную работу, устраняя необходимость в опасном ручном труде.
Перехватчики подключены к Интернету, что позволяет непрерывно собирать данные о производительности и автоматически уведомлять местных операторов о заполнении мусорных контейнеров.
Вся электроника перехватчика, включая конвейерную ленту, челнок, фары, датчики и систему передачи данных, работает от солнечных батарей.
Размещение в реках
На сегодняшний день построено четыре перехватчика. Два из них действуют в водостоке Ченкаренг в Джакарте (Индонезия) и на реке Кланг, Селангор (Малайзия), которая протекает через Куала-Лумпур и входит в число 50 самых загрязняющих рек мира.
Третья система должна быть установлена во Вьетнаме в Кантхо в дельте Меконга (Вьетнам), а четвертая — развернута в Санто-Доминго (Доминиканская Республика).
Interceptor помогает повысить эффективность усилий местных властей по очистке рек от пластика, остановить поток пластика в океан, делая ее более быстрой и масштабируемой.
Что в планах проекта Ocean Cleanup
Работая вместе с руководителями правительств, отдельными лицами и частными корпорациями, проект Ocean Cleanup, стремится избавиться от пластика из 1000 рек по всему миру за пять лет с момента внедрения. Полноценный запуск намечен на сентябрь 2020 года.
В планах развернуть больше систем очистки рек по всей Малайзии. Недавно Таиланд подписал соглашение о развертывании Interceptor ™ возле Бангкока, и близятся к завершению переговоры о работе системы в Лос-Анджелес (США), что положит начало расширению масштабов.
Также планируют постепенно увеличивать парк систем в океане – чем больше систем будет развернуто, тем быстрее будет идти очистка.
Проведя несколько конструктивных изменений в системе 001 в 2019 году команда Ocean Cleanup доказала правомочность основной концепции и сейчас занимается разработкой усовершенствованной системы 002, которая должна быть введена в эксплуатацию в 2021 году.
От отходов к продукту
После многих лет исследований и испытаний Ocean Cleanup выловила первый пластик в Большом тихоокеанском мусорном пятне.
Команда проекта Ocean Cleanup хочет превратить его в нечто экстраординарное: вещи, сделанные из пластика с Большого Тихоокеанского мусорного пятна. 100% выручки от продаж будет реинвестировано в продолжение очистки океанов от пластика.
Некоммерческую организацию Ocean Cleanup своими пожертвованиями поддерживают жители из самых разных стран мира.
Жизнь после бака: как сейчас выглядит система утилизации отходов
Содержание
Путь от общего контейнера к утилизации
«Через 30 лет мы можем утонуть в мусоре», — такая фраза прозвучала в новом докладе «Экономика разомкнутого цикла», который подготовила общественная организация «Гринпис». Этим выводом экологи и активисты вряд ли хотели напугать жителей страны. Они лишь еще раз акцентировали внимание на том, что мусорная проблема гораздо серьезнее, чем кажется.
По данным Счетной палаты РФ, в 2019 году образовано около 65 млн т твердых коммунальных отходов (ТКО). Каждый год показатель растет на 1–2%. К 2050 году общий объем отходов может составить 100 млн т.
Оператор по обращению с отходами «ЭкоЛайн» проанализировал состав баков. Проведя детализацию, компания пришла к выводу, что пластик занимает 55% объема мусора и все это упаковка. На бумагу приходится 23% от общего количества отходов, на металл и тетрапак — 13,5%, на стекло — 8%, на шины и электроприборы — 0,5%.
Весь этот мусор из общего контейнера отправляется на утилизацию. Но жизнь отходов в баке не заканчивается, а только начинается.
Как происходит утилизация отходов в России и других странах
Сейчас в мире существует несколько основных способов утилизации отходов: переработка, сжигание и захоронение. В развитых странах обычно используют комбинированный подход.
К примеру, основную часть материала отправляют на переработку, а непригодную — на сжигание. В США сжигается лишь 13% мусора, в Италии — 19%, в Германии — 32%.
Гораздо чаще в развитых странах используется способ переработки твердых коммунальных отходов. В Германии 48% мусора получает «вторую жизнь», во Франции — 22%, в США — 34%. В России же свыше 90% отходов отправляется на полигоны и свалки, и лишь 7% — на переработку.
Основные способы утилизации
В нашей стране переработка пока не занимает лидирующие позиции. Основной объем мусора попадает на свалки и полигоны. Отдельные компании занимаются переработкой, а сжиганию подвергается еще меньший объем отходов. Но у каждого способа есть свои особенности.
Свалки и полигоны
По последним данным Росприроднадзора, в Государственный реестр объектов размещения отходов внесено более 1 тыс. полигонов. С таким приростом ТКО в год (1–2%) их возможности будут исчерпаны уже скоро. Где-то это произойдет в следующем году, а где-то — через три года.
Создавать новые полигоны большинству регионов мешает не только отсутствие средств, но и их низкая эффективность. Обычно объекты занимают большие площади, которые подвержены ветровой и водной эрозии, вымыванию токсичных веществ и их миграции.
Но, помимо полигонов, есть и несанкционированные места скопления отходов. В 2019 году в разных городах страны выявили более 27 тыс. незаконных свалок. Они появляются в самых неожиданных местах: в лесу, в полях, у трасс и рядом с жилыми комплексами.
Некоторые россияне даже вынуждены жить рядом с такими свалками, надеясь, что когда-нибудь они будут ликвидированы. К примеру, во Всеволожском районе Ленинградской области обнаружили свалку старой мебели. В Дзержинске у трассы М-7 нашли свалку гниющего лука. Другая свалка появилась на землях сельхозназначения в деревне Сиговка Тверской области. А в городе Туймазы Республики Башкортостан нашли неизвестный склад медицинских отходов, вывезенных из местного госпиталя.
И такие сообщения в СМИ появляются ежедневно. Процесс рекультивации и ликвидации свалок пока идет медленнее, чем хотелось бы экологам.
Сжигание
В России сжигается менее 2% мусора. На данный момент в стране насчитывается шесть мусоросжигательных заводов (МСЗ): три в Москве, по одному в Пятигорске, Мурманске и Владивостоке. Сейчас идет строительство пяти новых заводов в Подмосковье и Казани. Сторонники этого способа утилизации говорят, что МСЗ помогают перерабатывать отходы в энергию. Однако в «Гринпис» такую позицию не поддерживают. По данным экспертов, главный минус этого способа утилизации — количество выброшенных в атмосферу химических веществ. Экологи уверены, что переработка позволяет сохранять больше энергии.
Переработка
Большие надежды в борьбе с отходами возлагаются именно на этот способ утилизации. Если темпы переработки будут наращиваться, то удастся уменьшить процент мусора, отправляемого на полигоны, минимум на 75%. Сейчас же из общего количества отходов (65 млн т) лишь 18 млн т проходит сортировку.
Мусор, который люди выбрасывают в контейнеры, при грамотном использовании может превратиться в полезные изделия. К примеру, макулатура может пойти на создание упаковок из картона, гофрокартона, упаковочной бумаги, строительных материалов. Пластик используется в создании ПЭТ-бутылок, контейнеров, ящиков и даже одежды. Упаковки тетрапака превращаются в бумажные пакеты, канцелярскую и туалетную бумагу. А 400 алюминиевых банок могут вернуться в виде велосипеда, утверждают в Департаменте жилищно-коммунального хозяйства Москвы.
При переработке каждого материала используются инновационные, передовые технологии. Доступны они не только зарубежным переработчикам. В России в 2018 году была образована ассоциация производителей продукции в упаковке «РусПРО». Она объединила крупные международные компании PepsiCo, Coca-Cola HBC, Unilever, Tetra Pak, Nestlé, Danone. Производители объединились с одной целью: следовать концепции расширенной ответственности производителей (РОП).
РОП дает производителю три варианта на выбор: заплатить экологический сбор государству за переработку упаковки, заключить договор с подрядчиком на утилизацию мусора или организовать процесс самостоятельно. Ассоциация «РусПРО» в интересах производителей продуктов питания сотрудничает с переработчиками, которые принимают упаковку, и предоставляет акты утилизации.
Однако в портфелях крупных производителей есть ряд сложных в переработке упаковок.
Утилизацией такой асептической упаковки занимается компания Tetra Pak. Два года назад переработчик объединил свои силы с L-PAK в Липецке. Они запустили современную линию переработки использованных упаковок от напитков. Общая сумма инвестиций на создание новой линии составила €2,2 млн.
Благодаря новой линии компании смогут перерабатывать 12 тыс. т картонных упаковок в год. Сырье для переработки поступает на завод не только из России, но и из Белоруссии.
Тетрапак на 75% состоит из картона. L-PAK создает из него гофрокартон и другие материалы. Отделенный от упаковки полиалюминий (полиэтилен и алюминиевая фольга) отправляется еще одной партнерской компании. Investal перерабатывает все в гранулы, которые потом используются при создании других потребительских и промышленных товаров (скамеек, ящиков и авторучек).
Но сырья для переработки все равно не хватает. Дело в том, что выделить асептическую упаковку (тетрапак) из общего потока достаточно сложно. Поэтому эксперты компании Tetra Pak совместно с PepsiCo провели эксперимент в Липецке по раздельному сбору такой тары. За время действия пилотного проекта компании пришли к интересным выводам. Результатами они планируют поделиться уже в ближайшее время.
На территории страны есть один завод, который использует уникальную технологию bottle-to-bottle. Завод «Пларус» открыл производство в 2007 году в Солнечногорске. Предприятие перерабатывает от 1 800 до 2 500 т пластиковых бутылок. Их везут со всей Москвы и Подмосковья.
На завод бутылки приезжают в прессованном виде, разделенные по цветам. Сначала кипы с бутылками попадают в первый цех. Здесь сотрудники вручную сортируют бутылки, убирая этикетки и мусор. Уже отсортированная тара вновь прессуется и попадает во второй цех. Там ее моют в несколько этапов с применением специальных средств. После таких «банных процедур» чистые бутылки вновь попадают на ручную сортировку. Только после этого их отправляют на дробление. Полученные хлопья проходят еще несколько технических этапов и становятся ПЭТ-гранулятом. Его используют для создания бутылок.
Именно в виде гранулята пластик попадает к заказчикам, которые используют его по назначению. Однако сейчас завод работает не на полную мощность. Исходного сырья не хватает для покрытия нужд завода.
Проблема такой тары заключается в многослойности. Она состоит из полиэтилена, полипропилена и металла. Такую упаковку сложно не только переработать, но и собрать. В целом объемы такой упаковки в России небольшие.
В октябре прошлого года ГК EcoPartners (ранее ГК «ЭкоТехнологии»), PepsiCo, Nestlé и Unilever, Mars и Mondelez International решили запустить пилотный проект по сбору и переработке гибкой пластиковой упаковки.
В течение нескольких месяцев компании оценивали возможный объем сбора упаковок от чипсов, шоколада, мороженого, печенья и других снеков. Производители уверены, что они могут стать отличным сырьем при изготовлении лавочек, лотков, корзин для покупок.
Собранная «снековая» упаковка будет переработана на мощностях Тверского завода вторичных полимеров. Полученную гранулу передадут производителям для изготовления новых товаров.
После завершения проекта организаторы будут готовы поделиться результатом.
Материалом для создания крышек обычно служит полиэтилен. Он прост в переработке и позволяет получить высококачественное сырье. Процесс переработки состоит из нескольких этапов. На первом крышки отделяют от бутылок. Потом собирают, сортируют и измельчают. На втором этапе сырье проходит процесс очистки и отправляется на расплавление и экструзию. В итоге получаются гранулы, которые становятся основой для новых изделий.
К проблеме переработки крышек привлекают внимание многие компании. Так, сеть супермаркетов «Перекресток», Henkel и ГК EcoPartners совместно с благотворительным фондом «Волонтеры в помощь детям-сиротам» в начале апреля 2021 года запустили проект под названием «Добрые крышечки». В 343 магазинах сети в Москве, Московской области, Волгограде, Самаре, Твери и Туле установлены боксы для сбора крышек.
Сырье будет отправлено на Тверской завод вторичных полимеров. Средства, собранные от продажи переработанных крышек, передадут фонду. Еще переработчики изготовят пандусы, которые будут установлены у супермаркетов «Перекресток». Для создания одного 7-метрового пандуса нужно 18 550 крышек.
Стекло подлежит стопроцентной переработке. Ежегодно в стране создается до 20 млн т стекла разных видов. На вторичную переработку попадает около 20% от общего объема. По некоторым данным, повторное использование вторичного сырья из стекла позволяет экономить исчерпаемые и невозобновляемые ресурсы.
Процесс вторичной переработки состоит из нескольких этапов. Сначала от стеклобоя отделяются лишние материалы. Потом стекло измельчается. Затем различные автоматические сепараторы удаляют картон, бумагу и пластик, а магниты вытягивают железосодержащие материалы.
На втором этапе смесь отправляют на изготовление тары. Бой добавляют в исходное сырье (известь и сода). Все это перемешивается и нагревается до температуры 1500 °C. Готовая масса разливается в формовочные емкости, и выдуваются новые бутылки. До середины XX века стекло было главным материалом при создании упаковки для напитков. С появлением пластиковой тары интерес к стеклу стал снижаться. Тем не менее стеклянную тару до сих пор используют многие крупные компании, особенно производители пива.
К примеру, в 2013 году «Балтика» объявила о старте проекта по сбору отходов упаковки для переработки. За восемь лет им удалось установить более 10 тыс. контейнеров в 50 городах. «Балтика» сотрудничает с 69 компаниями по сбору и переработке отходов. С помощью контейнеров удается собирать ПЭТ, картон, стеклобой и алюминий. Вторсырье (стеклобой и алюминий) поставляется предприятиям — производителям тары для «Балтики», а также другим переработчикам. Как говорят в компании, все эти действия стимулируют рынок сбыта для переработки полезных фракций, к которым относятся стекло и алюминий.
Переработчики макулатуры в России тоже испытывают дефицит сырья. Причина в том, что в стране низкий уровень потребления целлюлозно-бумажной продукции. К примеру, если в Германии на одного человека приходится 241 кг такой продукции, то в России эта цифра составляет 50 кг.
Макулатура подвергается переработке не более семи раз. Когда волокна перестают схватываться друг с другом после дробления, сырье отправляется на тепловые электростанции.
При переработке этого материала обычно используют несколько способов, у каждого из которых есть свои этапы переработки. Количество этапов напрямую зависит от качества макулатуры и вида готового продукта. Если для производства туалетной бумаги нужно провести весь технологический цикл, то при производстве яичных лотков достаточно будет и трех этапов (сортировка, первичный роспуск, грубая очистка).
Как потребитель может помочь отрасли
Компании по переработке испытывают общую проблему: нехватку вторичного сырья. Помочь им могут ответственные потребители, которые готовы сортировать и сдавать в переработку свои отходы. Именно от их заинтересованности зависят объемы вторсырья, которые попадут в итоге к переработчикам. Для этого достаточно поддержать систему раздельного сбора отходов (РСО). Внести свой вклад может каждый, выполняя простые правила принципов zero waste или low waste.
Последователи образа жизни zero waste (ноль отходов) придерживаются пяти главных принципов:
При этом, как говорят активисты этого движения, вовсе не обязательно следовать всем этим правилам. Выбрав хотя бы два принципа из пяти, можно сделать первый шаг к улучшению экологической обстановки вокруг себя.
Сторонники low waste стараются минимизировать свой экологический след. В магазинах и супермаркетах они обращают внимание не только на упаковку, но и на другие критерии. Им важно, где был произведен товар, этичное ли производство, учитывались ли экологические стандарты, из чего сделана упаковка и не только. «Невидимый» след товара так же важен, как и итоговая продукция, уверены экоактивисты.
Вот такие доступные многим действия дают ощутимый результат и помогают привлечь к участию больше людей, которым не безразлична мусорная проблема.
Как облака помогают решить проблему утилизации мусора
Пока до Zero Waste человечеству еще далеко — есть надежда на технологии, которые помогут нам справиться с мусорным кризисом и снизить негативную нагрузку на экологические системы. В этой статье мы хотим рассказать об интересных «зеленых» ИТ-инициативах разного масштаба, которые объединены одной общей целью — сделать нашу планету чище.
Тихоокеанское мусорное пятно и способ его победить
Чаще всего о большом тихоокеанском мусорном пятне говорят как о целом острове, наподобие острова погибших кораблей из романа Александра Беляева, состоящем из всевозможного неорганического мусора. На самом же деле это скопление мелких и микроскопических кусочков пластика. Конечно, там встречаются объекты и покрупнее, например, шины и буи, но большая часть мусора имеет микроскопический размер. Вы можете оказаться в самом его центре, но даже ничего и не заметить. Хотя проба воды, взятая из этого места, будет похожа на суп из мелких отходов.
«Мусороворот» образовался из-за особенностей течений: теплая вода из южной части Тихого океана встречается с более холодной водой из Арктики. Их стык образует нечто вроде мусорного шоссе, по которому дрейфуют тонны пластиковых бутылок, упаковок и всего прочего, что делает жизнь современного человека комфортнее, а затем отправляется в ближайшее озеро или реку за ненадобностью.
Убрать этот мусор не так легко, как кажется на первый взгляд. Микроскопические кусочки пластика немногим крупнее планктона, поэтому сети и иные фильтры могут навредить океанической фауне. Но даже если предположить, что возможно построить особый фильтр, отделяющий мусор от живых существ и водорослей, масштаб пятна делает эту работу сизифовым трудом.
Один из самых амбициозных проектов, призванных снизить уровень загрязнения в Тихом океане, принадлежит организации Ocean Cleanup. Предполагается, что возможно изолировать, сжать и переместить скопление мусора путем строительства специальных барьеров.
«Наши системы очистки океана спроектированы так, чтобы быть безопасными для морской флоры и фауны. Они дрейфуют в воде очень медленно, под действием ветра и волн. Кроме того, мы используем не сети, а особые фильтры. Пластик извлекается из океана таким образом, чтобы свести к минимуму риски для экосистемы. Вдобавок к этому мы планируем привлекать специально обученных людей к конечному этапу фильтрации и изъятия пластиковых отходов.»
— основатель и генеральный директор Ocean Cleanup Боян Слат
Разумеется, просчет такого сложного проекта занял огромное количество вычислительных мощностей: инженерам понадобилось построить точную математическую модель, наладить симуляцию океанических течений, учесть нюансы флоры и фауны, а также метеорологические факторы, и лишь затем приступить к проектированию самого барьера. Вне всяких сомнений, расчет подобного проекта было бы чрезвычайно выгодно поручить облачному GPU-компьютеру.
«Проект занял у нас необычайно много времени и ресурсов… все сопутствующие расчеты выполнялись частично на рабочих машинах, частично — в облачной среде. Можно сказать, что нам удалось учесть подавляющее число рисков. Увы, далеко не все можно просчитать заранее, а затем отмасштабировать до реальных размеров и условий. Только запуск бета-версии нашей системы позволит сказать наверняка, что мы сделали правильно, а где допустили ошибку.»
На данный момент проект находится в стадии второго бета-теста. К сожалению, пандемия внесла коррективы и существенно сдвинула запуск следующей итерации.
Совсем недавно у проекта появилась новая система «Дженни» — модернизированный U-образный барьер-сеть длиной более 800 метров для захвата пластикового мусора. Новая конструкция будет использоваться вместе с буксиром — ее уже протестировали в северной части Тихого океана, где «Дженни» собрала свой первый улов.
GarbageNet: ИИ для сортировки мусора
Сразу после объявления компанией Huawei конкурса на лучший алгоритм, решающий «мусорную» проблему, ученые из Наньяна приступили к разработке искусственного интеллекта под названием GarbageNet. Проект основан на нейронной сети глубокого обучения, так называемой сверточной НС, которая чаще всего используется для анализа изображений. Алгоритм использует заранее подготовленный и размеченный набор данных с фотографиями разного вида мусора в профиль, с тыла и анфас.
Китайские специалисты разработали новую программу, в основе которой лежат технологии искусственного интеллекта. GarbageNet способна автоматически определять вид мусора и рассортировывать его по разным категориям. Более того, алгоритм способен учиться и распознавать даже тот мусор, с которым он не сталкивался ранее.
«Ускоренное развитие человеческого общества происходит за счет сильного загрязнения окружающей среды», пишет Цзяньфэй Ян, научный сотрудник Наньянского технологического университета, соавтор разработки. «Я лично заинтересован в использовании программы для решения таких важных проблем, как загрязнение окружающей среды».
На конкурсе HUAWEI Cloud Garbage Classification Challenge программа GarbageNet столкнулась с 43 различными типами мусора, от одноразовых снэк-боксов и косметических бутылок до бамбуковых палочек для еды и гнилых овощей. GarbageNet проявил 97% точность и на голову обошел все прочие конкурсные ИИ.
Похоже, в ближайшем будущем GarbageNet обзаведется роботизированной рукой, а может быть даже кибервеником и робосовком.
«Мы надеемся, что специалисты по искусственному интеллекту смогут вместе разрабатывать ИИ-приложения, посвященные борьбе с изменением климата, энергосбережению, борьбе с голодом и многими другими напастями»
Искусственный остров Семакау
«Мусорный» остров Семакау — это единственный рукотворный мусорный полигон-остров, расположенный на шельфе среди южных островов Сингапура. Его общая площадь составляет 3,5 квадратных километра. Для его строительства была построена семикилометровая каменная насыпь, ограждающая полигон от морских вод. Предполагалось, что остров просуществует до 2045 г., однако Министерство окружающей среды и водных ресурсов совместно с Национальным агентством по окружающей среде, управляющим свалкой, надеются, что этот срок будет продлен за счет различных инициатив по минимизации отходов и сохранению ресурсов.
Семакау заполнен преимущественно золой, производимой четырьмя мусоросжигательными заводами Сингапура. Почти все производимые государством отходы сжигаются и каждую ночь переправляются на остров крытыми баржами — чтобы ветер не разнес пепел по островам. Тщательное проектирование и регулярные эксплуатационные работы на полигоне обеспечили ему чистоту, отсутствие запаха и даже некоторую живописность. Во время строительства были установлены противоиловые заслоны для защиты кораллового рифа. Вокруг острова регулярно проводятся пробы воды, позволяющие убедиться в целостности заграждений.
На Семакау реализуется несколько интересных и значимых экологических проектов. Один из них — мониторинг водной растительности вокруг островов
Совет национальных парков, Национальный центр биоразнообразия и добровольцы из числа населения страны регулярно проводят мониторинг морских водорослей, встречающихся в Сингапуре в приливных зонах. Эти исследования являются частью Seagrass-Watch, глобальной программы оценки и отслеживания водорослей, охватывающей 18 стран с более чем 200 объектами мониторинга по всему миру. Собранные данные отправляются в штаб-квартиру Seagrass-Watch и затем тщательно анализируются с применением суперкомпьютеров на предмет появления тенденций, угрожающих биологическому разнообразию.
Управление отходами: ИИ-ПАК от «Большой тройки»
В нашей стране тоже есть интересные антимусорные инициативы. Например, проект от российской компании «Большая тройка».
Программно-аппаратный комплекс, получивший незамысловатое название «Управление отходами», состоит из 3-х ключевых компонентов. Каждый из них выполняет собственную узко очерченную роль.
Автоматизированная информационная система «Региональный кадастр отходов» собирает и анализирует данные о продуцентах отходов, от многоквартирных домов и частных владений до юридических лиц, таких как предприятия общепита, заводы и т.п. Таким образом, становится возможным автоматически выставлять штрафы за выявленные и подтвержденные нарушения законодательства РФ и отслеживать реальные цифровые данные об образовании отходов и их дальнейшем «пути».
Компонент «Редактор территориальных схем» позволяет хранить и анализировать информацию обо всех участниках мусороперерабатывающей цепочки на территории региона. Среди них мусорные контейнеры и полигоны, спецтранспорт, сортировочные станции и мусоросжигательные заводы.
Специализированный алгоритм позволяет управлять логистикой мусоровозов и направлять машины по наиболее эффективному пути. Кроме того, возможно просчитать оптимальный коэффициент загруженности объектов инфраструктуры, чтобы обеспечить им больший срок эксплуатации. Среди «умных» фич модуля — возможность просчитать, насколько текущий уровень инфраструктуры соответствует потребностям отдельно взятого района и определить, когда возникнет надобность, к примеру, установить дополнительные контейнеры или расширить парк мусоровозов.
Последний модуль — это автоматизированная система (АС) «Управление отходами». Она служит для обеспечения бизнес-процессов управляющих компаний или региональных операторов. Модуль содержит субкомпоненты для электронного документооборота, помогает в логистических задачах и позволяет вести учет произведенных конкретными объектами инфраструктуры отходов.
Водители мусоровозов также имеют непосредственный доступ к системе: через мобильное приложение, установленное на смартфон или планшет, они получают ежедневные задания и отправляют отчеты о проделанной работе. Большая часть серверных мощностей системы вынесена в облако.
«Пока это возможно только в тех регионах, где уже есть электронные модели и публичный доступ, но в скором времени у каждого гражданина будет доступ в ПАК, — говорит Артем Седов, генеральный директор «Большой тройки». — С помощью него люди смогут видеть состояние контейнеров и объектов инфраструктуры, следить за тем, что происходит в отрасли обращения с отходами, и не допускать, чтобы она, как раньше, оставалась «серой».
Vespa, камера и немного ИИ
Напоследок расскажем об одном из открытых мини-проектов, разработанном энтузиастом Мишелем Москаритоло для распознавания мусора на улицах города. Всё, что вам понадобится для его реализации — небольшой скутер или даже велосипед, камера и компактный компьютер.
Проект построен на популярной и очень эффективной нейронной сети для обнаружения объектов Yolo. Версия этой сети, специально обученная распознавать мусорные контейнеры, пакеты и картонные коробки, была выпущена Маартеном Сукелем, специалистом по искусственному интеллекту из Амстердама и является «сердцем» проекта. Для вычислений был выбран AGX Xavier, специальный модуль для ИИ-задач. На роль камеры — простая вебка Logitech. Из дополнительного оборудования — Arduino-совместимый модуль GPS + Glonass с антенной и точка доступа Wi-Fi / 4G с питанием от аккумулятора для подключения к облаку.
В качестве транспортного средства, на котором будет размещено оборудование, исследователи выбрали скутер Vespa — простое, доступное и удобное решение.
Клиентский SDK включает в себя массу API-интерфейсов, которые можно использовать для добавления/обновления/удаления событий, генерируемых приложением, запущенным на VespAI.
Для отображения данных геоаналитики была выбрана платформа Google Maps: дешево и сердито, то, что нужно для open-source проекта. На данный момент поддерживаются два разных слоя визуализации: тепловые карты и маркеры. Тепловые карты позволяют увидеть распределение мусора по участкам, маркеры дают возможность детально изучить конкретную точку обнаружения мусора.
В планах автора — усовершенствовать GPS-модуль, добавить новые слои на интерактивную карту, а также увеличить количество распознаваемых объектов. Но последнюю задачу в одиночку решить затруднительно как минимум из-за требовательного к производительности компьютера процессу обучения моделей распознавания. Облако на GPU могло бы превосходно справиться с этой задачей.