海上“清道夫”

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 海上“清道夫” 蓝天、白云、一望无垠的碧蓝海 面这本应是幅很美的画面，但现实往 往是，海面上总会漂浮着一些海洋垃圾， 它们不仅影响美景，实际上也是杀死众 多海洋生物的元凶之一。比如海龟就常 常因为误食塑料袋，导致肠胃堵塞而无 法进食，最终只能饥饿地死去。 中国论文网 /3/view-12962909.htm 高达 80%的海洋垃圾来自于陆地 上的废弃物，其中又以塑料废弃物居多。 根据美国科学 （Science）杂志统计， 全球每年平均流入海洋的塑料垃圾达到 800 万吨，相当于每英尺（约合 30 厘米） 海岸线就有 5 只塞满废弃塑料的垃圾袋。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 这些塑料垃圾如果得不到及时处 理，就会沉入海底，如此，再想清理它 们就更难了。所以，塑料垃圾还未沉入 海底，并在海面上漂浮的时候，是清理 它们的最佳时机不过即使如此，这项 工作也费时费力。 在荷兰的鹿特港，目前就有一位 极富耐心的海上“ 清道夫”，绰号“垃圾 鲨鱼”（Waste Shark） 。这其实是一台能 够吞没垃圾的机器，今年刚完成了第一 阶段测试。它由南非的企业家 Richard Hardiman 带领团队耗时 3 年研发。 “垃圾 鲨鱼的设计理念就是让它能够持续清理 水面，让人们不会看到成堆垃圾出现。 ” Hardiman 说。 所以，垃圾鲨鱼日常的工作就是 每天在港口附近的固定区域巡逻，发现 垃圾，并“吃掉 ”它们你可以将其视为 一台海上扫地机器人，就像陆地上使用 的扫地机器人一样。在测试时，它一次 大约能够收集 180 公斤的垃圾。 从外形上看，垃圾鲨鱼像一艘白 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 色的小型电动双体船，其两侧配备了两 个浮筒，中间是一个垃圾储存箱。底部 除了通水口外，还有一只收集垃圾的铲 子，铲子掠过水面收集漂浮的垃圾，然 后转移到储存箱内。 垃圾鲨鱼由电池驱动。它的身上 配置了车载电池和太阳能电池板，每次 大约能够行驶 3000 米。在完成一次巡 逻路线后，它就会自动返回到接收站， 清空垃圾，并补充电量。人类还能通过 接收站的仪表控制器获得垃圾鲨鱼的实 时反馈，随时监控，当出现紧急情况时 立即接手控制权。 如何让垃圾鲨鱼“ 识别 ”垃圾，是 它能胜任这项工作的基础。这实际上就 涉及到时髦的人工智能领域里的机器学 习技术了。 研发早期，Hardiman 团队试图通 过使用机器视觉识别技术来锁定漂浮物。 想要“教会”机器识别物体，先要让它能 够“看见”物体，即机器视觉识别的第一 层：感知层。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 Hardiman 团队给无人机安上一只 三维视觉传感器，这个传感器由两只摄 像头组成，就像人类的两只眼睛。普通 的传感器，比如我平时拍照用的摄 像头，只能够获得关于物体长和宽的二 维平面信息，即坐标轴里的 X 轴和 Y 轴。而三维视觉传感器通过双目视差原 理，能够测算出物体上每个点的距离， 即收集 Z 轴的信息，最后得出物体的形 状、大小和位置。 “三维识别就是增加了物体深度 方面的信息量，可以提高识别的精确率， 进一步就能够做出动作识别和手势识别。 ”计算机视觉技术方案公司图漾副总经 理徐韬告诉第一财经周刊 。 通常我们在观察静物时，两只眼 同时睁开与单眼分别睁开时看到的静物 位置是不同的，这由两只眼睛的位置差 异造成，这种差别被称为双目视差。视 差再反馈到我们的大脑中，经过中枢神 经系统处理后，让我们对观察到的静物 产生了立体的感觉。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 机器视觉识别原理和人眼类似。 两只摄像机分别拍照后，通过后端系统 软件的计算，获得所拍图像中每个点的 三维距离，最后确定物体的准确位置， 达到和人眼看见的画面相同的效果。 但垃圾鲨鱼“ 看见”的物体并非都 是垃圾，所以它还要去识别哪些物体可 能是真正的垃圾，这就是机器视觉识别 的第二层：应用层，这意味着垃圾鲨鱼 要学会处理外界信息，就像人能够判断 出看见的物体是什么。 这部分内容主要通过算法完成。 随着计算能力提升和数据量的扩大，人 类已经能提供给机器大量的图片帮助其 训练。目前，垃圾鲨鱼后台图片库的数 量甚至已经达到几千万张。当它发现的 物体和训练时的图片吻合，它就可以确 定该物体是它要收集的垃圾了。 然而，机器视觉识别技术在水面 上使用时存在一个缺陷：容易受到水面 光的反射和折射干扰，导致定位不准 确人眼在看水面反光强烈的地区，也 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 会出现画面的失真。 经过一番测试，Hardiman 放弃了 让无人机使用机器视觉识别技术在茫茫 大海上寻找垃圾的方式，而改用路径规 划的方法。 他给垃圾鲨鱼搭载了一款机载传 感器，植入一套软件学习系统，这能让 它逐渐了解周围的环境。这套系统可以 根据潮汐、风向、天气等数据，判断出 在特定的环境下，垃圾最易集中的海域。 在类似的环境发生时，它就会回到特定 的地点，再通过视觉识别，收走垃圾， 这大大降低了收集垃圾的难度。而在这 个收集过程中，垃圾鲨鱼还会逐渐掌握 返回收集点的最高效路径。 垃圾鲨鱼的垃圾收集口能够替换， 让它不仅仅能够收集塑料垃圾，还能收 集海面上的化学物质。在海洋上常常会 发生大片的石油泄漏，垃圾鲨鱼能够聚 集到这片区域中，及时处理泄漏出的石 油。 除了能够“ 吞食” 垃圾，你可能已 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 经注意到，垃圾鲨鱼还具备收集数据的 功能，诸如水质、海洋深度和天气情况 等。这些数据的收集可以反馈给港口， 用来提醒人们注意行船的安全。 如何将垃圾鲨鱼固定安排在一片 海域工作，而不会影响到港口繁忙的 “交通”，这也是 Hardiman 团队需要解 决的问题。 团队的办法是，利用地理围栅 （Geo-fencing ）功能，用虚拟的围栅制 造一个虚拟的地理边界，当垃圾鲨鱼进 入或者离开某个特定地理区域，乃至在 这片区域中活动时，它自身可以接收到 通知和警告。 目前 Hardiman 团队和鹿特港已 签订了合约，部署 4 台设备继续测试， 为未来在全球推广做准备。 垃圾鲨鱼现在分为 Fatboy 和 Slim 两个型号，从名称上就能看出它们 的区别在于容量的大小。团队还正在开 发一款“巨大型垃圾鲨鱼 ”，它将单纯依 靠太阳能提供的能源工作，预计一次能 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料