Дві сестри Аріна та Діана Хмелюк, які навчаються в Києві, розробили нейромережу, яка вдосконалить сортування відходів та пропонують модель станції, яка буде працювати разом з ШІ. На найбільшій у Польщі та одній з найбільших у Європі подій, присвячених інноваційності та винахідництву, IWIS (International Workshop on Intelligent Systems), яка проходила цього року, розробка дівчат здобула срібло та спецприз від WORLD INVENTION INTELLECTUAL PROPERTY ASSOCIATIONS.
Подробиці про те, як буде працювати станція сортування сміття із ШІ-складовою, dev.ua розповіла Діана Хмелюк.
Про сестер та ідею
Сестри з Києва. Діана вже закінчила школу і навчається на першому курсі в КПІ (ФІОТ), Аріна закінчує 11й клас Київського політехнічного ліцею. Крім того, дівчата є резидентками Малої академії наук.
Бабуся дівчат живе недалеко від Підгірців, де знаходить полігон побутових відходів. І саме сморід, який постійно там чули сестри, змучив їх замислитись над проєктом сортування сміття. Для одного з проєктів міжнародного конкурсу Genius, де дівчата брали участь як вихованці МАН, вони навіть знімали фільм про полігон.
«Ненайприємніше враження. Емоції від побаченого змусили щось зробити з цим, бо там далі жити не можна», — згадує Діана.
Саме тоді дівчата вирішили зробити щось, що б допомогло, якщо не зовсім прибрати сміття, то бодай переробити його частину. Працюючи над ідеєю проєкту, сестри дізнались, що в Києві працює сміттєспалювальний завод. «Але він спалює й пластин та поліетилен, що шкодить навколишньому середовищу», — зазначає Діана. Тоді до проєкту переробки додалась складова побудувати цілу станцію, яка б сортувала та спалювала лише органіку.
Діана каже, що вони з сестрою весь проєкт робили разом: вона розробляла нейромережу, а Аріна — алгоритм станції та 3D-модель.
Як це працює
Перед тим як машина проходить на сортувальну станцію, дівчата планують проводити текстологічний, радіологічний та токсикологічний контроль. Це дозволить виділити сміття, яке не можна перероблювати.
Далі за логікою, яку відтворили в проєкті дівчата, сміття повинно пройти кілька стадій, перш ніж потрапити до сортувальної лінії, де його буде опрацьовувати роботизовані системи з нейромережею:
- Пакет зі сміттям потрапляє до великого барабана із зубчиками, які розривають пакет та вивільняють вміст.
- Барабан обертається, за рахунок чого сміття розбивається, щоб його було легше нараді сортувати.
- В середині барабан повинен містити ультрафіолетові випромінювачі, які знезаражують сміття та прибирають запах і шкідливі бактерії.
- Через отвори різного розміру від 50 мм до 250 мм і більше, які існують в барабані, сміття потрапляє на конвеєри.
- Саме ці конвеєри повинні бути оснащені роботами-маніпуляторами, та датчиками з нейромережею. Як тільки модель розпізнає обʼєкт, маніпулятор повинен перемістити сміття у відповідний бак.
Про нейромережу
Діана розповіла, що за основу для свого проєкту дівчата взяли архітектуру нейромереж Exception, верхній шар якої переробили під свої потреби.
«Ми додали нейрони, які розпізнають саме те, що нам потрібно, тобто, не просто стіну або стелю, а саме пластик, скло тощо», — пояснила дівчина.
Для тренування сестри використовували датасет із 12500 фото. Діана говорить, що це досить невеликий обсяг даних. «Але наше обладнання дозволило нам натренувати модуль лише в такій кількості», — пояснює вона.
В майбутньому, коли дівчата планують втілювати проєкт в життя, вони планують дотренувати нейронку на більшому обсязі даних. Зокрема, щоб нейромережа могла розрізнити, наприклад, скло різного кольору.
В чому користь
Діана наголошує, що роботизована система сортування сміття допоможе мінімізувати працю людини в шкідливих умовах. Крім того, система буде працювати швидше, бо, як зазначила дівчина, на відміну від людей, роботи не втомлюються.
«Зараз в Україні сміття — це безкоштовний ресурс, який просто лежить на звалищах та гниє», — підкреслює Діана.
Після сортування дівчата пропонують продавати вторинну сировину, а органічну складову використовувати як паливо для теплоелектростанцій, щоб отримувати згодом електроенергію. Представляючи проєкт в США, дівчата пропонували будувати подібні сортувальні станції поряд з уже існуючими ТЕС.
Про гроші
Дівчата погоджуються, що побудова подібної роботизованої ШІ-станції для сортування сміття буде вартувати дорого. «Але сировина безкоштовна і виробництво електроенергії — досить прибуткова справа, і інвестиції швидко окупляться», — впевнена Діана.
За розрахунками Аріни та Діани, будівництво роботизованої сортувальної станції з нуля буде вартувати близько $10 млн. Найдорожчі витрати, близько $5 млн, буде складати будівництво станції. Сам сортувальний комплекс буде коштувати близько $3 млн. «На вже існуючій станції інвестиції у $3 млн — це відносно недорого», — вважає Діана.
Сестри консультувались з фахівцями, які працюють на теплоелектростанціях, які допомогли їм у розрахунках.
Про теперішнє та майбутнє
Зараз дівчата розробляють прототип. Нейронка, за словами Діани, вже працює з точністю до 91%. Існує 3D-модель сортувальної станції.
Сестри розмірковують над тим, щоб запатентувати ідею і працювати над тим, щоб впровадити роботизовану ШІ-сортувальну станцію у життя.
«Залишилось знайти інвестиції та рухатись в цьому напрямку», — говорить дівчина.
