Вопросы и ответы: Исследователи намерены очистить морское дно от пластика

Ежегодно в океаны попадает 86 миллионов метрических тонн пластика, что имеет разрушительные последствия для морской жизни, природы и, в конечном итоге, для нас, людей. Огромные плавучие скопления пластика, покрывающие поверхность воды, некоторые размером с целые страны, — это лишь верхушка айсберга. Около 90% этого мусора оседает на морском дне. Центр морской логистики и услуг CML Общества Фраунгофера и международная сеть партнеров хотят первыми навести порядок в этом беспорядке с помощью проекта SeaClear. Далее следует интервью с руководителями проекта Йоханнесом Оффнером и Космином Делей.

Вы нацелены собирать мусор на морском дне в рамках проекта SeaClear. Почему?

Оффнер: Загрязнение морской среды — одна из важнейших глобальных проблем. Оно затрагивает окружающую среду, экономику, безопасность, здоровье и культуру. Пластик плохо разлагается, поэтому, вероятно, будет оставаться в море сотни лет. Учитывая, что прогнозы предполагают учетверение производства пластика к 2050 году, у нас возникнет огромная проблема, если мы не примем мер. По данным Всемирного экономического форума (WEF), соотношение пластика и рыбы в 2014 году составляло один к пяти — к 2050 году пластиковых отходов может стать столько же, сколько рыбы.

Многие подходы к сбору пластикового мусора с поверхности морей уже предлагались. В чем ваша концепция?

Оффнер: Мы сосредоточены сначала на очистке морского дна, особенно в прибрежных районах, где загрязнение особенно велико. В концепции SeaClear мы используем различные роботизированные аппараты, связанные друг с другом. Автономное или дистанционно управляемое материнское судно (беспилотное надводное судно, USV) поддерживается двумя подводными роботами (телематипными подводными аппаратами, ROV) и летательным аппаратом или дроном (беспилотным летательным аппаратом, UAV). Мы используем дрон и одного робота для картирования мусора на поверхности и в толще воды. Второй ROV использует эту информацию и с помощью специально разработанного захвата и всасывающего устройства собирает нанесенный на карту мусор на морском дне и отправляет его в общий контейнер.

Какие технологии за этим стоят?

Деля: Мы используем методы многоагентного управления для гетерогенных роботов, чтобы синхронно управлять всеми автономными аппаратами. Это означает, что изменение позиции одного робота учитывается другими. Каждый робот обладает встроенной способностью адаптироваться к этим изменениям без вмешательства человека. Хотя мы и отдаем команду, она адресована конкретно одному роботу, в то время как другие роботы заметят изменение его положения и, при необходимости, отреагируют. Мы используем алгоритмы глубокого обучения для обнаружения и отличия отходов от морской фауны и флоры. В частности, мы комбинируем различные сенсорные системы, такие как обычные и мультиспектральные камеры или акустические датчики, чтобы получать релевантные данные о водах и, после нескольких тренировок, в режиме онлайн обнаруживать и классифицировать морской мусор.

Где проходят испытания?

Оффнер: В настоящее время мы тестируем технологии в двух разных сценариях в двух местах на глубинах от 20 до 30 метров. Мы хотим продемонстрировать процесс во время портовых операций с существующей инфраструктурой и фиксированными процедурами в порту Гамбурга. Поэтому этот сценарий сосредоточен на промышленной зоне порта. Прибрежный сценарий в Дубровнике, Хорватия, ориентирован на туристический сектор и направлен конкретно на очистку вод в туристических зонах. Первые испытания прошли в обоих местах весной. Дальнейшие испытания запланированы в Дубровнике в конце лета после их приостановки из-за коронавируса.

Каковы самые большие проблемы в этом проекте?

Деля: Проблемы на двух испытательных площадках разные: Воды Гамбурга очень сложно анализировать из-за их мутности и низкой видимости. Более того, в настоящее время нет четкой статистики о типе и количестве подводного мусора в районе порта. Здесь мы хотим дальше развить надежность и отдельные функции системы SeaClear и подготовить ее к выходу на рынок. С этой целью мы привлекли заинтересованные стороны из порта Гамбурга, чтобы рассмотреть SeaClear как будущую портовую услугу. Большая трудность в Дубровнике заключается в том, что общественный доступ не может быть ограничен. С другой стороны, это означает необходимость ряда дополнительных мер безопасности, которые придется принять при испытаниях системы на месте. Но видимость в этих водах близка к идеальной, поэтому главная цель — проверить всю систему в целом и показать весь набор ее функций.

Как вы решаете эти проблемы?

Деля: В Гамбурге мы пытаемся объединять данные с разных датчиков при картировании морского мусора, чтобы оценить, какой именно подводный мусор встречается в этих водах. Мы используем в основном акустические датчики из-за ограниченной видимости. В Дубровнике мы собираемся установить дополнительные механизмы безопасности на летающий дрон, с некоторой помощью от датчиков на материнском судне. Цель здесь — минимизировать проблемы безопасности и предотвратить столкновения.