科幻電影《機(jī)器人總動(dòng)員》中的場(chǎng)景就像一段預(yù)言，提醒著我們：在物欲橫流的影響之下，垃圾對(duì)人類(lèi)生活的嚴(yán)重影響，而環(huán)境保護(hù)措施的提升刻不容緩。另一方面，垃圾與廢物處理技術(shù)伴隨著人類(lèi)的發(fā)展而發(fā)展。
如今，當(dāng)我們大踏步進(jìn)入機(jī)器人與人工智能時(shí)代時(shí)，深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也絕不只是幫助機(jī)器人識(shí)別“小貓”、“笑臉”，在垃圾處理行業(yè)，還將幫助我們實(shí)現(xiàn)智能化、自主化的垃圾識(shí)別、分類(lèi)與處理。這無(wú)疑是一種更可持續(xù)的垃圾處理方式，也將對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生悄然的影響。
本文中呈現(xiàn)了部分機(jī)器人公司從硬件到軟件技術(shù)的革新，及其對(duì)垃圾處理行業(yè)的促進(jìn)。雖然還遠(yuǎn)沒(méi)有《機(jī)器人總動(dòng)員》中的瓦力那么先進(jìn)，但已經(jīng)向我們展示了一個(gè)新的垃圾處理時(shí)代的到來(lái)。
據(jù)科學(xué)家測(cè)算，地球溫度已經(jīng)在2016年達(dá)到史上最高。在全球變暖的時(shí)代，這是第一次氣溫連續(xù)三年超過(guò)以往的紀(jì)錄。
目前，僅在美國(guó)就有3500多個(gè)填埋場(chǎng)向大氣排放了20%的危險(xiǎn)的甲烷氣體。自1960以來(lái)，由于我們對(duì)塑料水瓶的渴望，人類(lèi)每天產(chǎn)生的垃圾增加了一倍。就在去年，美國(guó)人使用了大約500億個(gè)塑料水瓶，其中有80%最終被填埋。這意味著每年會(huì)浪費(fèi)380億個(gè)水瓶或價(jià)值10億美元的再生材料。世界上大部分的回收工廠都買(mǎi)不起大型工業(yè)光譜儀來(lái)進(jìn)行垃圾分類(lèi)，而是依靠低效、昂貴的人工勞動(dòng)。
即使有些人仍然在懷疑氣候變化，世界各地的機(jī)器人專(zhuān)家正在致力于垃圾分揀這一枯燥、危險(xiǎn)，也可能是最臟的工作。在過(guò)去一年中，垃圾處理行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始接受新的軟件和機(jī)電一體化創(chuàng)新，以降低成本。
一、ZenRobotics
該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者是芬蘭公司ZenRobotics。公司利用機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和同步的機(jī)器人手臂從移動(dòng)的皮帶輸送機(jī)中區(qū)分和揀選可再生材料。公司通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用來(lái)訓(xùn)練它的回收站系統(tǒng)，借助其連接的光譜相機(jī)，3D激光掃描儀，金屬傳感器快速挑選實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋，人工智能可以自主學(xué)習(xí)材料類(lèi)型。
據(jù)ZenRobotics的營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)Janica Johansson介紹：“這意味著機(jī)器人在需要揀選出哪些材料時(shí)能自主做出決策。揀選過(guò)程沒(méi)有人為參與，機(jī)器人也沒(méi)有預(yù)先編程來(lái)做任何事情。我們軟件的好處之一是，它真的可以適應(yīng)不斷變化的廢物流?！?/span>
二、Sadako Technologies
西班牙的Sadako Technologies公司也正在研究人工智能介入的小規(guī)模垃圾分揀系統(tǒng)。類(lèi)似于ZenRobotics，Sadako采用專(zhuān)有的算法，連接到自身托管在云端的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。深度學(xué)習(xí)計(jì)算平臺(tái)能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)傳感器實(shí)時(shí)處理和識(shí)別可回收材料。據(jù)Sadako的網(wǎng)站介紹，他們的技術(shù)“超越人類(lèi)的能力?！睋?jù)測(cè)算，Sadako的產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)每3秒1次，或每分鐘20次的揀選周期。這相當(dāng)于每年180萬(wàn)次的揀選，或高達(dá)200噸的材料分揀。該公司的目標(biāo)是：在未來(lái)幾年中，用他們的機(jī)器人來(lái)取代人類(lèi)工人，并顯著降低勞動(dòng)力和技術(shù)成本。
Sadako的聯(lián)合創(chuàng)始人Belén Garnica表示：“我們堅(jiān)信，這項(xiàng)工作是DDD(骯臟、枯燥和危險(xiǎn))的。如果機(jī)器人不得不取代任何工作，就是它?！惫玖硪晃宦?lián)合創(chuàng)始人，也是Garnica女士的哥哥Eugenio說(shuō)，“更便宜的唯一方法是避免紅外光譜的使用，那是廢物工廠典型的工業(yè)解決方案。我們正在使用普通相機(jī)和AI計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。這項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)是非常復(fù)雜的，而這一項(xiàng)目面臨的主要挑戰(zhàn)是：我們使用的是一個(gè)普通的攝像頭，而我們需要添加大量的情報(bào)，來(lái)讓相機(jī)查看對(duì)象時(shí)與人類(lèi)采用同樣的方式。由于我們的眼睛沒(méi)有紅外光譜，所以我們有正常的視覺(jué)能力。這就是我們要用人工智能去實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)?！?/p>
三、AMP Robotics
美國(guó)創(chuàng)業(yè)公司AMP Robotics聚焦美國(guó)數(shù)十億美元的垃圾“成癮”問(wèn)題。與ZenRobotics 和Sadako不同的是：公司的產(chǎn)品目前尚未發(fā)布。去年，我在一次創(chuàng)業(yè)大賽中遇到了AMP。我親眼看到他們結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺(jué)，路徑規(guī)劃和分類(lèi)的技術(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的使用使得AMP能夠提供一個(gè)非常便宜的解決方案，集成了現(xiàn)成的機(jī)器人硬件和傳感器。AMP的軟件承諾顯著減少資本成本，提高工廠效率，改變廢品回收的經(jīng)濟(jì)性，并有望減少垃圾填埋場(chǎng)的數(shù)量。
AMP的創(chuàng)始人Matanya Horowitz表示：“我們使用現(xiàn)成的組件——機(jī)器人、傳感器，我們只是簡(jiǎn)單地加入我們的軟件。不像許多設(shè)備制造商，我們使用一個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)來(lái)向機(jī)器人展示不同的東西各是什么樣子。”
如今，在紐約，回收一噸垃圾的凈成本比垃圾填埋場(chǎng)填埋的成本高出300美元。這相當(dāng)于公園部門(mén)每年預(yù)算的一半左右。行業(yè)高管們正熱切地等待著來(lái)自供應(yīng)商如ZenRobotics、Sadako，及AMP的解決方案。美國(guó)最大的垃圾回收處理商——Waste Management 公司的首席執(zhí)行官David Steiner說(shuō)：“如果你認(rèn)為垃圾回收對(duì)地球是一件好事情，而且我們需要做的更多，那么就存在著一個(gè)需要應(yīng)對(duì)的危機(jī)。試圖把垃圾變成黃金的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)期?！?/p>
根據(jù)美國(guó)勞工部的數(shù)據(jù)，有接近40萬(wàn)人在廢物管理行業(yè)工作，每年處理2.2億噸的垃圾。在未來(lái)，要實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)的回收利用，就必須降低勞動(dòng)力成本，而自動(dòng)化將發(fā)揮重要作用。
來(lái)源：alleywatch
作者：Oliver Mitchell
編譯/導(dǎo)讀：王進(jìn)