机器人能否帮助我们应对回收利用危机?

中国数字科技馆 2019-08-28

机器人

2159 字丨阅读本文需 4 分钟

  没有人愿意花上几个小时的时间在源源不断的垃圾输送线中挑选可回收物,这就是为什么许多回收操作都是依靠自动化系统来分出塑料容器、玻璃杯、铝罐头以及混合纸。但这些系统并不完美,所以工人也必须随时准备捕捉机器遗漏的信息。Waste Management是一家在北美拥有100个回收工厂的垃圾运输巨头企业,他们招募了约3000名员工来进行垃圾分拣——但是很难找到愿意每天都来工作的工人,而且很多工人在工作了几个小时之后就辞职了。这也是这家企业现在着手测试新型的原因之一,这些机器人最终可能可以帮助人类进行垃圾分拣流水线作业。

  “对工作人员来说,这是一个非常艰难的角色,这也是为什么机器人在这一职位上是有意义的。”Waste Management子公司WM Recycle America的财务副总裁Brent Bell说。

  美国产生大量的垃圾。每一个美国人平均每年会扔掉大约2555磅的垃圾,在这些垃圾中估计有75%是可回收利用的。机器能够比人类更快地处理这些垃圾;由魁北克制造商Machinex开发的光学分拣器可以以每分钟3,000件的速度分离可回收的物品。这种技术依靠磁铁来提取一些金属,依靠涡流来捕捉其他非磁性金属,并依靠近红外光来帮助光学分拣器检测出不同级别的塑料。但是,由于美国回收系统固有的高污染率,它们的准确性受到了损害。

  与大多数工业化国家不同的是,美国采用了一种便利的单流回收方法,允许人们将塑料、玻璃、金属和纸张混入一个收集箱。这一便利带来了高回收率和相对有效的收集,但也加剧了污染。美国工业界估计,这些物品中有20%至25%是不可回收垃圾。这个问题在一定程度上来源于消费者对哪些物品符合垃圾回收标准的困惑,以及“希望回收”的想法:将垃圾扔进指定的垃圾箱里,就能赋予垃圾新的生命。许多物品在收集、运输或卡车压实的过程中变得无法使用,这一压实的过程会将物品粉碎,将纸张染上颜色,还有将碎玻璃磨成其他物品。

  因此,工人必须介入来处理这些问题。否则,被识别错误的物品可能会损坏高昂的设备或者导致回收操作中止。例如,轻塑料以及碎纸片是在巨型的纺纱机中进行处理的,由于忽视而进入机器的金属或者是玻璃容器会变成高速运转的弹丸,位于加州CulverCity的非营利集装箱回收研究所执行主任SusanCollins说。

  相比于苦苦寻找工人来持续监管这一过程,一些企业已经在测试人工了,这些机器人配有抓取器或吸盘,能够挑选可回收物。它们会使用相机和其他传感器,并加上机器学习软件,通过视觉模式来识别特定物品。然而,为了让人工智能机器人取代人类,这些机器人最终将不得不超越我们——人类质控人员每分钟挑选大约30到40件物品。Bell说:“如果它(机器人)能够挑选两到三倍于人类工人的物品,那么我们就可以开始考虑经济因素,看看我们是否有理由购买它。”

  去年,芬兰公司ZenRotics首次推出了“快速拾荒者”机器人,这一机器人每分钟可以抓取大约66个物体。ZenRobotics的营销总监Janica Johansson说,现在一些回收公司正在谈论建造人工智能驱动的“黑暗工厂”或“关灯厂”,这些工厂不需要人类工人。其他公司仍然设想机器人和人类一起工作,“它们不会取代人——我们肯定会在我们的工厂中安置质控人员——但人工智能将让我们每小时处理更多吨垃圾,并提供更清洁的可回收产品。”Rumpke废物回收和回收的主管Steve Sargent说。

  与Waste Management一样,Rumpke希望将回收机器人整合到现有的业务中,其中包括俄亥俄州、印第安纳州、肯塔基州和西弗吉尼亚州的区域服务。该公司特别热衷于在辛辛那提的一家回收工厂试用一种由机器开发的机器人,名为武士。武士每分钟能挑选出大约70个物品,虽然比Machinex的标准分拣设备工作得慢,但是它仍然具有超越人类的速度,这意味着它可以真正协助质量控制部门的工作。

  新的技术可以进一步提高机器人的效率。麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)最近推出了一个名为RoCycle试验性系统,这个系统所使用了软质的聚四氟乙烯“手指”,可以通过指尖传感器来检测物体的大小和刚度。这个机器人比人类慢得多,当它尝试在模拟传送带上识别物体时,它仅靠触摸就能达到63%的准确率(表面有纸覆盖的罐头盒是一个特殊的挑战)。不过,电子工程和计算机科学教授、麻省理工学院(MIT) CSAIL主任Daniela Rus表示,通过将触觉数据和摄像机的视觉数据结合起来,这种准确性可能会有所提高。

  “人工智能解决方案使我们能够保持这种便利和广泛采用(单流回收的)做法,同时确保我们不只是将分类工作转移到更弱势群体上。”麻省理工学院电气工程和计算机科学的博士研究生、RoCycle论文的主要作者Lillian Chin说。然而,怀疑论者指出,回收设施中的机器人无法修复美国单流系统的一些根本缺陷,包括从路边垃圾收集就开始的污染问题。Collins说:“如果玻璃在达到分拣设施时已经破碎了的话,机器人也无法修复这些已经破碎了的玻璃。”麻省理工学院的研究人员认为,有一天机器人也可以在收集路边垃圾之前分拣出可回收物——但目前还不清楚谁愿意为安装这样的机器人买单,即使该回收技术已经成熟。

  尽管有这些限制,但在中国于2018年初停止进口他国受污染的纸张和塑料混合废弃物、震惊了全球的回收工业之后,向机器化的转向获得了新的动力。许多美国城镇不能够再将垃圾分类这一枯燥、肮脏和危险的工作外包出去,而只能直接将可回收垃圾倾倒到垃圾填埋场或焚化炉中。无论是美国还是全世界的塑料回收平均水平都仅为9%,另外12%的全球塑料废物最终被焚化,79%的塑料要么进入垃圾填埋场,要么进入自然,污染环境。

  如果机器人能够在不出太多错误的情况下展示超人类的分类速度,那么他们或许能够很好地参与到回收的工作流水线中。但是,除了新技术之外,Waste Management和Rumpke公司仍然强调,需要对客户进行教育,让他们了解哪些是可以回收的,以及要如何回收。这意味着要将焦点放在可回收物的基本类别上,并教导人们不要在混合物中添加花园水管、圣诞灯和塑料袋等物品。改变人类浪费的生活方式是一场长期的斗争——每一个人都知道,如果没有人类的帮助,人工智能和机器人是无法单独解决回收危机的。

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