海洋污染全球告急:AI 可能是最后的防线

人类产生的废弃物有意无意地漂进大海,而这些废弃物中,许多类型的塑料无法分解,严重威胁着鱼类、海鸟、海洋爬行动物、海洋哺乳动物,以及船只和沿海居住区。近年来,问题越来越严重,一些企业开始用人工智能技术去分析并清理巨量的海洋垃圾。

地球这颗蓝色星球,正在被白色垃圾吞噬。

我们常说海纳百川,但事实上,这片地球上最能包容万物的领域——海洋,正在遭遇它不能承受之痛。巨量的海洋垃圾,尤其是塑料垃圾,让蓝色海洋变得满目疮痍。 

我们不知道这些垃圾会存在多久,又会伤害海洋多久

《太阳报》在 7 月 5 日报道了英国埃克塞特大学的一项新研究,研究人员对海洋污染进行了调查,发现在社交媒体和报道中,有 1116 只鲨鱼和鳐鱼被海中塑料垃圾缠住,而实际的数字可能更高。

海洋中的塑料,已经成为海洋中的恐怖杀手。大量的海洋生物会被塑料缠住,导致疼痛、饥饿、窒息,甚至死亡。

这些海洋塑料垃圾,也被称为「美人鱼的眼泪」

日益严重的塑料污染,让海洋在哭泣 

据联合国公布的数据显示,每年有 1300 万吨塑料流入海洋,有 100 万只海鸟和 10 万只海洋哺乳动物因塑料污染而丧生。流入海洋中的塑料,除了一部分会被带上岸边,更多的会继续留在海洋中,被分解成微型碎片,然后被浮游生物所摄入,并最终进入食物链,影响到人的健康。 

我们产生的塑料垃圾数量每年在以巨大的速度增长

但更可怕的是,大片被污染的海洋背后,并没有人清楚,不可降解的塑料会对海洋造成多大的影响,这些影响又会持续多久。 

塑料垃圾对海洋致命性的灾难,也引起了越来越多的重视。2008 年,联合国宣布设立每年的 6 月 8 日为世界海洋日,呼吁人们重视海洋问题。

海洋是地球的肺,但它的健康似乎很少被关注

六月底的 G20 的峰会上,海洋的塑料污染问题,也被提了出来,各国在宣言中达成「蓝色海洋愿景」,承诺在 2050 年前实现海洋塑料垃圾的「零排放」。

只有意识和决心还远远不够,塑料污染这样复杂的问题只能通过全面和大规模的解决方案来解决。在人工智能时代,数据和技术可以提供有价值的见解,帮助我们更好地理解问题,并提供解决问题的技术框架。 

Plastic Tide: 用无人机与 AI 算法绘制垃圾地图

令人震惊的大太平洋垃圾填埋场(GPGP),是世界海洋中五个海上塑料聚集区中最大的一个。它位于夏威夷和加利福尼亚之间。

据估计,每年有 115 万~241 万吨塑料是从河流进入海洋。它不是人类想像中的垃圾岛,而是一整片在海洋中漂流的塑胶碎片及微粒,面积达 160 万平方公里,与中国面积最大的省份新疆相当。专业人士估计,如果单纯人力去捕捞,大概需要 7 万 9 千年。 

GPGP 的白色垃圾令人触目惊心

但英国伦敦的一个团队 Plastic Tide,正在使用现代技术去解决这个问题。

Plastic Tide 的董事 Peter Kohler 在 2008 年南太平洋航行之后,制定了公司的愿景——用科学与技术,帮助海洋和野生动物重回自然。

之所以制定这样的愿景,是因为他在航行过程中发现,即使在距离海洋还有数英里的位置,他都能看到周围的海洋充满了垃圾,而且也无法确定这些垃圾的来源。  

从那以后,Peter Kohler 一直试图利用技术来衡量海洋垃圾问题的规模,并监测限制塑料的举措是否能成功。  

他们的想法是使用无人机安装的相机拍摄数千张航拍照片,然后用这些照片,训练 AI 算法以识别塑料垃圾,并区分贝壳,水母,塑料袋或瓶盖。  

Plastic Tide 用定制的机器学习软件对海洋塑料垃圾进行分析

许多志愿者和公民科学家参与到了该项目中,他们其中一些人标记了在海岸线上发现的塑料,还有一些人帮助机器学习如何正确识别塑料。  

项目的最终结果是一个开源地图,地图上准确地标记出污染最严重的海岸线。 

Plastic Tide  希望绘制出全球的海洋垃圾分布地图

该技术也具有可扩展性,虽然该项目仅在英国启动,但它还将扩展至全球。而且,除了海岸线,该项目还将监测海床和海面。  

他们绘制海岸线垃圾地图,就是为了让环保企业做出有针对性的努力。借助地图,这些企业可以把注意力集中在最需要的地方。 

无人机航拍员正在收集河岸的航拍图像,检测垃圾的分布

「在短期内,我们可以通过这个项目,去了解人类,海洋生物和鸟类生活受影响最严重的地区,从而帮助推进环保事业。」Peter Kohler 说。  

而从长远来看,Plastic Tide 希望建立一个系统,以更接近实时的方式记录塑料的传播。  

而且这个项目能提供评估相关环保政策是否带来影响的证据,例如禁止使用塑料袋。  

The Ocean Cleanup:以大数据量化海洋垃圾

对于 GPGP 这些漂浮在海面的塑料,一旦进入环流,就不太可能再离开了,除非能够降解。

为了清除这些垃圾,The Ocean Cleanup  公司对这一领域的垃圾进行了精细采样。采样团队包括一支由 30 艘船只组成的船队,652 个地面网,以及两个飞越该区域的飞机,以收集碎片垃圾的航空图像。

采样团队借助海陆空三种形式的工具,采集太平洋垃圾数据

团队对 GPGP 的塑料重量以及浓度分布都进行了量化估计,并生成可视化的质量浓度模型。

此外,他们在 2013 年至 2015 年六次测量了塑料的垂直分布。为了研究不同塑料的存在持久性,根据塑料的碎片特征,估计了塑料的类型和年代。

综合多项研究任务,团队编制了前所未有的大量数据。从这些目标中收集的数据和图像,最终被计算建模师团队用于构建各种模型和计算机生成的图形。这些图形可以作为从探险队进行研究和测试的直观表示。

团队绘制的 GPGP  塑料垃圾可视化数据图
模拟质量浓度热力图(左),按照垃圾大小的分布图(右)

这些模型帮助 The Ocean Cleanup 的工程师进一步改进了清理系统的设计,该系统已于 2018 年中期部署。

愿海洋永远是蓝色天堂

因为海洋的存在,地球被称为蓝色星球。但海洋塑料垃圾的泛滥,正在让地球变成一个塑料星球。 

近年来,越来越多的垃圾污染事件,开始让人们意识到问题的严重性,更多的人开始重视并减少产生塑料垃圾。科技企业也在积极借用人工智能技术的力量加速垃圾清理事业的进度,尽快减少我们对海洋和生命造成的伤害。

没有人愿意生活在垃圾堆里,海洋生物亦是如此。愿技术能够帮助它们,也帮助我们。 

—— 完 ——

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