也許你看過(guò)這樣的視頻：一個(gè)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(wàn)億件塑料垃圾，重量超過(guò)26.8萬(wàn)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(cè)表明，海洋中漂浮的垃圾可能超過(guò)171萬(wàn)億件。

海洋中的小垃圾碎片可能會(huì)被海洋動(dòng)物吞食。如果它們留在動(dòng)物體內(nèi)，就可能成為感染源，或者隨著小動(dòng)物被大動(dòng)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(huì)影響航運(yùn)——每年大約有1萬(wàn)個(gè)海運(yùn)集裝箱墜入大海。

機(jī)器人可以幫助識(shí)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(gè)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(zhǎng)灘，就在使用它們。

另一個(gè)例子是由荷蘭非營(yíng)利組織The Ocean Cleanup開(kāi)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(shí)，會(huì)沿著一個(gè)漂浮的圍柵被引導(dǎo)至這個(gè)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的“嘴”部，然后通過(guò)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(duì)較小，能放進(jìn)汽車(chē)后備箱，并且是遙控的。而河流攔截器則大得多，其長(zhǎng)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^(guò)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(kāi)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(wú)法觸及它們。

另一個(gè)挑戰(zhàn)是：水下的能見(jiàn)度可能有限。在水面下作業(yè)的機(jī)器人可能難以識(shí)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(lái)識(shí)別垃圾。然而，目前針對(duì)基于人工智能（AI）的自動(dòng)垃圾識(shí)別方法有大量的研究。IEEE Access上的這篇文章對(duì)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(jí)會(huì)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(wèn)題，以解決大規(guī)模清理的難題。大多數(shù)項(xiàng)目針對(duì)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(lái)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(huì)翻兩番。

IEEE會(huì)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(shuō)：“使用水上機(jī)器人處理垃圾是社會(huì)的一個(gè)重要發(fā)展方向。不過(guò)，隨著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，仍有復(fù)雜的成本問(wèn)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?！?/p>

了解更多：海洋浩瀚無(wú)垠，海洋工程活動(dòng)亦是如此。查看IEEE TryEngineering的這些資源，有助于了解更多海底存在的機(jī)遇：https://tryengineering.org/explore-resources/collections/ocean-engineering/。如果你想了解海洋工程師的職業(yè)道路，可以查看IEEE海洋工程協(xié)會(huì)（Oceanic Engineering Society）的相關(guān)內(nèi)容：https://ieeeoes.org/oes-beacon/march-2022-oes-beacon/whos-who-in-the-ieee-oes-manu-ignatius/。

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