Sistemas de IA para detecção aérea de resíduos plásticos nos oceanos

A imagem do drone mostra a configuração do teste de uma visão aérea na praia de Spiekeroog.

Robert Krell, everwave

Aeronaves que voam rotineiramente sobre corpos d'água em todo o mundo para monitorar a poluição poderão, no futuro, não apenas detectar derramamentos de óleo e produtos químicos em alto mar, nas águas costeiras e nas praias, mas também resíduos de plástico flutuando na superfície da água. No projeto PlasticObs+, um consórcio liderado pelo Centro Alemão de Pesquisa em Inteligência Artificial (DFKI) trabalha para desenvolver o primeiro monitoramento aéreo de áreas marinhas maiores e contíguas que detecta plástico continuamente nas águas e não seletivamente, como tem acontecido até agora . Os primeiros resultados já estão disponíveis.

Os resíduos de plástico nas águas continuam a ser um problema ambiental global e premente, uma vez que põem em perigo o ecossistema marinho e, portanto, um recurso vital para os seres humanos e animais. Cerca de dez milhões de toneladas de resíduos plásticos acabam nos oceanos do mundo todos os anos. Isso corresponde a cerca de uma carga de caminhão por minuto. Restos de sacolas, embalagens descartáveis ​​ou garrafas de bebida podem ser encontrados em todo o mundo, do Ártico ao mar profundo, aos mares do Norte e Báltico.

O lixo flutuando na superfície da água já foi registrado por via aérea no passado, mas as descobertas anteriores foram baseadas principalmente em medições limitadas no tempo e no espaço. É aqui que entra o projeto conjunto PlasticObs+. O objetivo de longo prazo é equipar as aeronaves de vigilância, que já são usadas rotineiramente em todo o mundo, com tecnologia de sensor suportada por IA e, assim, desenvolver um sistema de medição que possa registrar a carga de resíduos plásticos no ambiente do ar. Desta forma, seria possível pela primeira vez um inventário contínuo e abrangente, fornecendo informações sobre o tipo, quantidade e tamanho dos resíduos, bem como possíveis fontes de poluição. Isso forneceria uma base científica para iniciar medidas, leis e investimentos para a coleta, reciclagem e, finalmente, a prevenção de resíduos plásticos.

As tarefas do DFKI, representadas pelo departamento de pesquisa Marine Perception em Oldenburg, incluem o desenvolvimento de um total de quatro sistemas de IA. Os dois primeiros são para reconhecer os resíduos de plástico durante o sobrevoo e observar mais de perto os pontos críticos. Um terceiro sistema, que classifica os resíduos por tipo, tamanho e quantidade, será utilizado posteriormente no terreno. Por fim, um sistema de feedback que inclua experiência humana na visualização das imagens ajudará a melhorar continuamente os primeiros sistemas e otimizar suas previsões.

Os pesquisadores do DFKI obtêm os dados para seus sistemas de IA a partir de voos de teste no norte da Alemanha, que a Universidade Jade de Ciências Aplicadas Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth realiza com sua aeronave de pesquisa. Um sensor sob o nariz da aeronave obtém imagens gerais da região. Neles, a IA deve reconhecer os pontos de acesso de resíduos em segundos, para que um segundo sensor, localizado mais atrás da fuselagem, tire fotos detalhadas deles. O desafio, dizem os pesquisadores do DFKI Mattis Wolf e Dr. Christoph Tholen, é que "por um lado estamos voando sobre uma grande área e o sensor de visão geral está tirando uma imagem de baixa resolução da cena, mas por outro lado a avaliação tem para ser executado em segundos, mas com um alto grau de precisão".

Um primeiro teste ocorreu no ano passado na ilha de Spiekeroog. O consórcio do projeto projetou um campo de teste de plástico na praia e nas salinas. Primeiro, um drone sobrevoou o campo em alturas entre 15 e 100 metros e, em seguida, a aeronave de pesquisa sobrevoou em alturas de 150 a 1200 metros. O campo de teste consistiu em um arranjo preciso de diferentes tipos de plástico, como tampas de café em PP preto, lancheiras em PS branco e creme, bem como sacos de lixo LDPE azul e transparente. A equipe fixou os contêineres em grupos de tamanhos diferentes sob as redes para que não ocorresse nenhum deslocamento. A principal questão que os pesquisadores queriam responder com a campanha era: de que altura os sensores do drone ou da aeronave podem detectar resíduos de plástico de forma confiável? O líder do projeto Wolf e seu colega Tholen consideram os resultados até agora positivos, porque “eles mostraram que o plástico pode ser detectado com precisão satisfatória nas alturas que buscamos”.