也許你看過這樣的視頻：一個水上機(jī)器人在海洋或河流中吞噬大量漂浮的垃圾。

　　它們令人印象深刻。其目標(biāo)也是如此——清理世界水域中的垃圾。2019年，據(jù)估計(jì)海洋中有5.25萬億件塑料垃圾，重量超過26.8萬噸(https://ieeeoes.org/oes-beacon/june-2019-beacon/plastics-a-threat-to-our-oceans/)。但如今，塑料并非堵塞海洋和河流的唯一物質(zhì)。考慮到所有物質(zhì)的話，近期的預(yù)測表明，海洋中漂浮的垃圾可能超過171萬億件。

　　海洋中的小垃圾碎片可能會被海洋動物吞食。如果它們留在動物體內(nèi)，就可能成為感染源，或者隨著小動物被大動物吞食而在食物鏈中進(jìn)一步傳播。較大的海洋垃圾碎片可能會影響航運(yùn)——每年大約有1萬個海運(yùn)集裝箱墜入大海。

　　機(jī)器人可以幫助識別這些垃圾，甚至將其從海洋中清除，但機(jī)器人也有局限性。

　　河流巡查

　　垃圾清理水上機(jī)器人(aquabots)的部署受到限制，主要是由于缺乏資金，但有幾個著名的例子。首先是水母機(jī)器人(Jellyfishbot)，IEEE Spectrum刊物中稱其為“河流版的Roomba(掃地機(jī)器人，https://spectrum.ieee.org/roomba)”。一些地方政府，如加利福尼亞州的長灘，就在使用它們。

　　另一個例子是由荷蘭非營利組織The Ocean Cleanup開發(fā)的河流攔截器(River Interceptor，https://theoceancleanup.com/rivers/)。它固定在河流之中。當(dāng)垃圾順流而下時，會沿著一個漂浮的圍柵被引導(dǎo)至這個太陽能驅(qū)動機(jī)器人的“嘴”部，然后通過傳送帶從水中被清除。

　　這兩種機(jī)器人有一些區(qū)別。水母機(jī)器人相對較小，能放進(jìn)汽車后備箱，并且是遙控的。而河流攔截器則大得多，其長度和寬度大約是標(biāo)準(zhǔn)海運(yùn)集裝箱的兩倍。

　　這些機(jī)器人在清理河流垃圾方面發(fā)揮了重要作用，因?yàn)榇蟛糠趾Ｑ罄峭ㄟ^河流流入海洋的。

　　一項(xiàng)快速發(fā)展的技術(shù)

　　水上機(jī)器人(aquabots)的開發(fā)也面臨一些挑戰(zhàn)。一方面，并非所有垃圾都漂浮在水面上。有些沉到水底，有些則在水面下漂浮。而在水面作業(yè)的機(jī)器人無法觸及它們。

　　另一個挑戰(zhàn)是：水下的能見度可能有限。在水面下作業(yè)的機(jī)器人可能難以識別海洋垃圾。因此，大多數(shù)水下垃圾清理機(jī)器人的原型都依賴人類操作員來識別垃圾。然而，目前針對基于人工智能(AI)的自動垃圾識別方法有大量的研究。IEEE Access上的這篇文章對該領(lǐng)域的研究進(jìn)行了綜述，并展示了一種提高準(zhǔn)確性的新方法(https://ieeexplore.ieee.org/document/10643453)。

　　IEEE高級會員王剛表示：“大多數(shù)海洋垃圾機(jī)器人項(xiàng)目都是試點(diǎn)項(xiàng)目。我們需要梳理海洋垃圾的一些核心問題，以解決大規(guī)模清理的難題。大多數(shù)項(xiàng)目針對的是水面垃圾，而這只是垃圾的一部分。大多數(shù)垃圾可能在水下，比如漁網(wǎng)。

　　我們需要水上機(jī)器人(Aquabots)來清潔海洋嗎?

　　海洋中的人造垃圾數(shù)量驚人。一些估計(jì)表明，到2040年垃圾量可能會翻兩番。

　　IEEE會員Paulo Drews指出，機(jī)器人造價(jià)昂貴。它們需要維護(hù)，還需要操作員。而且它們也需要有地方存放垃圾。

　　Drews說：“使用水上機(jī)器人處理垃圾是社會的一個重要發(fā)展方向。不過，隨著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，仍有復(fù)雜的成本問題需要考慮。機(jī)器人可以提供幫助，但人類需要盡快減少水體中的垃圾量。”