垃圾分類的煩惱,AI能怎樣解決?

來源:智匯工業

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關鍵詞:人工智能 AI 垃圾分類

    作為垃圾分類“新時尚”的引領者,從7月1日起,上海市將正式實施 《上海市生活垃圾管理條例》。盡管上海垃圾分類即將開啟“強制”執行,但很多居民反饋,看了那么多的垃圾分類攻略,扔垃圾時仍然常常難以分辨自己的垃圾該歸為哪類,在居民誤投的情況下還是依靠環衛工人手動把垃圾分好類。


    伴隨人工智能和物聯網等先進技術的迭代升級,垃圾分類及監管等場景自然也少不了“AI+”的賦能。居民智能分辨垃圾種類、垃圾處理廠智能分揀可回收物品、以及政府智能監督垃圾分類實況等智能場景正在向現實生活滲透。



    AI融入垃圾分類的優勢


    垃圾分類是一項骯臟、枯燥且危險的工作。在工作中,負責回收垃圾的工人在工作中受傷的數量是其他工人的兩倍,而居高不下的死亡率也使回收垃圾和回收可回收材料成為美國最危險的職業之一。


    但隨著人工智能的崛起,在攝像機和被訓練識別特定物體的計算機系統的引導下,機器人的手臂會在移動的傳送帶上滑動,直到它們找到目標。機器人手臂上有一個吸盤,可以從垃圾中取出玻璃、塑料容器和其他可回收物品,然后把它們扔進附近的容器內。


    在各種政策和環保理念的倡導下,垃圾分類確實是一個值得重視、應用智能的場景。但在垃圾分類全國推廣前夕,還需要進一步提升智能水平,以適應狀況百出的現實。


    不過,垃圾往往屬于商品的極端變形體,情況比較特殊。目前的技術在視覺可見的基礎上,是可以做到垃圾分類報警提醒的,比如判斷垃圾是否是經過分類整理的。至于是否能夠直接進行視覺檢測并分類,且達到某種效果,需要更多的數據和實驗支撐才能判斷這件事情的可行性。



    視覺識別技術提升AI實現


    隨著人工智能技術不斷向前邁進,視頻識別的水平越來越高,從“人臉識別”到“物品識別”的距離越來越小,不僅有利于調動了廣大公民對垃圾分類的積極性,也能成為政府監管的利器,政府可以利用大數據分析,促進環保征信、監察等相關體系的建立。


    垃圾分類的難點主要在于歸類不同特征的材料,程序性較強,因此智能檢測、機器視覺等技術大有可為。


    對于飲料瓶、金屬、電池、玻璃等垃圾,可通過攝像頭抓拍,實現智能識別并預警;紙制品和紡織物等可以依據平均密度和體積等屬性設定預警線,來判斷其類別;而人臉識別技術則方便居民投遞垃圾,記錄積分,減少亂扔亂倒行為,提升參與度和認知度。


    甚至能夠收集投放垃圾的數據,判斷附近學校、機場等場景中哪些品牌或產品更受歡迎、人們在一天中某一時間段更喜歡吃什么等,將這分析結果提供給快餐店、購物中心,以便為用戶更好的提供服務。


    人工智能大潮下,面向C端如何用低成本的硬件來培養用戶習慣;面向B端和G端又如何提供更多附加價值或持續迭代價值,這些都是現在的AI人需要思考的問題。



    目前垃圾分類的AI應用


    ①加拿大“奧斯卡”垃圾桶。“奧斯卡”人工智能垃圾分類系統由Intuitive AI創建,利用計算機視覺系統對垃圾進行分類。該垃圾桶能通過一個顯示屏和人工智能攝像頭幫助用戶識別不同垃圾,并告訴他們應丟進哪個垃圾桶。


    該系統包括一臺32寸的顯示屏和一個人工智能攝像頭,收納不同類別垃圾的垃圾桶擺放它前面,攝像頭可以分辨出紙張、廚余、容器等垃圾,并直接在顯示屏上指示用戶根據分類將垃圾丟進桶內,而當有人將手機放在攝像頭前大屏幕上,則會出現一行文字及配圖指示對方將手機放進衣服口袋里。


    ②上海GPS垃圾回收機器人。日前,上海市經信委面向全市征集了第二批人工智能應用場景需求,上海城投發布的人工智能在生活垃圾分類中的應用被列入其中。GPS垃圾回收機器人有望解決居民不能定時定點投放垃圾的問題。


    居民可通過APP下發指令,小區機器人接到命令后,啟用自身的GPS和運動傳感器來定位住戶的指定地點。當它到達指定地點與居民會面后,居民將不同種類的垃圾放入機器人的特定口袋內即可,機器人會自動將垃圾投放到不同的垃圾桶。


    ③Zen Robotics Recycler垃圾分揀系統。該套系統中的機器人利用圖像識別與深度學習來處理垃圾圖像,以每小時3000件的速度全自動分離各種垃圾,可以識別金屬、木材、石膏、石塊、混凝土、硬塑料、紙板等20余種可回收垃圾,兩套系統24小時不停機,一天就可以處理2000噸垃圾,相當于48個人的工作量。與人工相比,30萬噸的年處理量使用機器人分揀可提升40%的效率。


    在分選過程中,機器人對物體進行掃描,并用傳感器測量物體尺寸;然后,通過手指上的壓力傳感器測量抓住物體所需要的力,并以此確定材料剛度;最后,將掃描結果與壓力傳感器獲得的數據相互對比匹配,確定物體材料;分辨出物體材質后,Rocycle會將其投入正確的垃圾箱。


    ⑤日本FANUC視覺分揀機器人。 FANUC為分揀機器人設計了一套廢舊物品自動回收技術,由人工智能(多層神經網絡)及分揀系統組成。視覺系統用于獲取物品的視覺信息,下一步便是利用人工智能對物品進行鑒別。根據物品的化學成分、大小、價值和位置來確定分揀的優先級,確保取得最優結果;判斷完畢后,機器人便可進行分揀。



    利用AI機器人提升循環利用效率


    在進行分類工作的過程中,機器人會不斷地積累經驗,從而變得越來越聰明,令分類的準確度不斷提升,使分類過程越來越高效。雖然目前此項機器人技術正處在起步階段,但很快就能夠達到高達98%的分類準確度。


    機器人技術會給廢物廢物循環利用領域帶來天翻地覆的變化,因為機器人不僅能夠每天24小時,每周7天,連續不斷地進行繁重的作業,還能夠只用一道工序,就分類出多種多樣的廢物組分,從而降低了安裝成本。他還指出,由于機器人都是通過軟件控制的,所以機器人系統都由很強的應變能力。


    利用機器人分類,不僅可以得到高品質、高純度的循環利用物料,還可以使過去無法循環利用的物料得到循環利用。


    智能垃圾分類尚未成熟


    由于技術缺陷,“智能垃圾分類”設備可能會遭遇欺詐,無法對垃圾進行準確有效的分類。比如舊書里面混入鐵塊設備會將之納入鐵塊而進行分類,額外支出獎勵。


    在智能垃圾分類的整理、存儲、運輸等過程中還需要花費高額的費用,智能垃圾分類回收平臺本身的研發制作費、維護費、運行成本費也是個不小的數字。因此,“智能垃圾分類”的市場化首先要解決的就是成本問題,否則要么就是靠“賣機器”贏利,要么就是靠政府補貼贏利。


    智能垃圾分類需要完整的生態產業鏈條,從垃圾分類投放到分類收集到分類運輸到分類處理到分類利用,這是一個系統,缺少任何一環都會斷裂、崩壞。


    就目前看來,全國大大小小數千個智能垃圾分類項目大部分都是虎頭蛇尾的狀態,主要表現在在居民前端分類與但在中端運輸和末端處理時又是“一鍋化”的矛盾沖突。



    結尾:


    智能垃圾分類是垃圾管理的未來發展趨勢,以信息化的管理方式進行垃圾分類是時代進步的表征之一。基于人工智能、云計算、大數據、物聯網等新技術,垃圾分類的效率愈來愈高,對環保事業及技術發展有著重要的意義。


    近年來各國和我國各大城市對環保的重視和投入力度不斷增強,也成了人工智能應用于垃圾分類領域的發力點。


    (審核編輯: 劉傳龍)

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