해양 플라스틱 폐기물의 공중 탐지를 위한 AI 시스템

드론 이미지는 Spiekeroog 해변의 조감도에서 테스트 설정을 보여줍니다.

로버트 크렐, 에버웨이브

오염을 모니터링하기 위해 전 세계 수역 위를 정기적으로 비행하는 항공기는 미래에 공해, 연안 해역 및 해변에서 석유 및 화학 물질 유출을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 수면에 떠다니는 플라스틱 폐기물도 감지할 수 있습니다. PlasticObs+ 프로젝트에서 독일 인공 지능 연구 센터(DFKI)가 이끄는 컨소시엄은 지금까지 그랬던 것처럼 선택적으로가 아니라 지속적으로 물 속의 플라스틱을 감지하는 더 크고 인접한 해양 지역에 대한 최초의 공중 모니터링을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. . 이제 첫 번째 결과를 확인할 수 있습니다.

바다 속의 플라스틱 폐기물은 해양 생태계를 위협하고 인간과 동물에게 필수적인 자원을 위협하기 때문에 계속해서 전 세계적으로 시급한 환경 문제가 되고 있습니다. 매년 약 천만 톤의 플라스틱 폐기물이 전 세계 바다에 버려집니다. 이는 분당 약 트럭 한 대에 해당합니다. 남은 가방, 일회용 포장재, 음료수병은 북극해부터 심해, 북해와 발트해까지 전 세계 어디에서나 찾아볼 수 있습니다.

물 표면에 떠다니는 쓰레기는 이미 과거에 공기에 의해 기록되었지만, 이전의 발견은 주로 시간과 공간의 제한된 측정에 기반을 두었습니다. 여기에서 PlasticObs+ 공동 프로젝트가 시작됩니다. 장기 목표는 이미 전 세계에서 일상적으로 사용되고 있는 감시 항공기에 AI 지원 센서 기술을 장착하여 플라스틱 폐기물의 부하를 기록할 수 있는 측정 시스템을 개발하는 것입니다. 공중에서 환경에서. 이러한 방식으로 처음으로 지속적이고 포괄적인 목록이 가능해지며, 폐기물의 유형, 수량, 크기는 물론 가능한 오염원에 대한 정보를 제공하게 됩니다. 이는 플라스틱 폐기물의 수집, 재활용 및 궁극적으로는 예방을 위한 조치, 법률 및 투자를 시작하기 위한 과학적 기반을 제공할 것입니다.

올덴부르크의 Marine Perception 연구 부서가 대표하는 DFKI의 임무에는 총 4개의 AI 시스템 개발이 포함됩니다. 처음 두 가지는 비행 중에 플라스틱 폐기물을 인식하고 핫스팟을 자세히 살펴보는 것입니다. 유형, 크기 및 수량에 따라 폐기물을 분류하는 세 번째 시스템은 나중에 지상에서 사용될 것입니다. 마지막으로, 이미지 보기에 대한 인간의 전문 지식을 포함하는 피드백 시스템은 첫 번째 시스템을 지속적으로 개선하고 예측을 최적화하는 데 도움이 될 것입니다.

DFKI 연구원들은 Jade University of Applied Sciences Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth가 연구용 항공기로 수행하는 북부 독일의 시험 비행에서 AI 시스템에 대한 데이터를 얻습니다. 항공기 기수 아래의 센서는 해당 지역의 개요 이미지를 촬영합니다. 이에 대해 AI는 몇 초 내에 폐기물 핫스팟을 인식해야 하며, 이를 통해 동체 아래 더 뒤쪽에 위치한 두 번째 센서가 자세한 사진을 찍습니다. DFKI 연구원인 Mattis Wolf와 Christoph Tholen 박사는 "한편으로 우리는 넓은 지역을 비행하고 있으며 개요 센서는 현장의 저해상도 이미지를 찍고 있지만 다른 한편으로는 평가가 몇 초 안에 높은 정확도로 수행됩니다."

첫 번째 테스트는 작년에 Spiekeroog 섬에서 이루어졌습니다. 프로젝트 컨소시엄은 해변과 염습지에 플라스틱 테스트 필드를 마련했습니다. 먼저 드론이 들판 위를 15~100m 높이로 비행한 다음, 연구용 항공기가 150~1,200m 높이로 들판 위로 날아갔습니다. 테스트 필드는 검정색 PP 커피 뚜껑, PS 흰색 및 크림색 도시락통, LDPE 파란색 및 투명 폐기물 봉투와 같은 다양한 유형의 플라스틱을 정밀하게 배열한 것으로 구성되었습니다. 팀은 컨테이너가 떠다니는 일이 없도록 그물 아래에 다양한 크기의 클러스터로 고정했습니다. 연구자들이 캠페인을 통해 답하고 싶었던 주요 질문은 드론이나 항공기의 센서가 어느 높이에서 플라스틱 폐기물을 안정적으로 감지할 수 있는가였습니다. 프로젝트 리더인 Wolf와 그의 동료 Tholen은 "우리가 목표로 하는 높이에서 플라스틱이 만족스러운 정확도로 감지될 수 있다는 것을 보여주었기 때문에" 지금까지의 결과를 긍정적이라고 생각합니다.