Plastikowe torby. Plastikowe butelki. Plastikowe zabawki. W ciągu roku w oceanach ląduje prawie 9 milionów ton plastikowych śmieci. Eksperci ds. ochrony środowiska twierdzą, że problem jest na tyle poważny, że jeśli odpowiednio wcześnie nie zostaną podjęte działania, do 2050 roku ilość tworzyw sztucznych w wodach słonych może przewyższyć populację żyjących w nich ryb. Nadmiar plastiku to jeden z problemów środowiskowych, którymi interesował się Drew Wilkinson.
Dwa lata temu, jako doradca prawny Microsoft w Redmond w Waszyngtonie, wpadł na pomysł, by wziąć udział w corocznym globalnym hackathonie Microsoft. Skontaktował się z organizacją non-profit, którą bardzo podziwiał – The Ocean Cleanup z Holandii. Wysłał im wiadomość e-mail z pytaniem, czy nie potrzebują pomocy.
Wilkinson nie wiedział czy jego e-mail trafi do zapełnionej skrzynki odbiorczej, czy też folderu ze spamem.
-Nie znałem nikogo w The Ocean Cleanup. Po prostu wszedłem na ich stronę, znalazłem ogólny adres e-mail i wysłałem wiadomość, nie spodziewając się zbyt wiele. Ku mojemu zaskoczeniu otrzymałem odpowiedź – powiedział Wilkinson.
Wiadomość e-mail wysłana do The Ocean Cleanup.
Wiadomość została przekazana do Robina de Vries, analityka geoprzestrzennego w The Ocean Cleanup.
– Pomyślałem, że to świetna okazja, by uzyskać pomoc ekspercką, a to nie zdarza się często”– powiedział de Vries.
The Ocean Cleanup jest organizacją pozarządową znaną na całym świecie z innowacyjnych działań zmierzających do pozbycia się tworzyw sztucznych z oceanów. Ostatnio podjęła również aktywności mające na celu oczyszczenie głównych źródeł, czyli rzek.
Organizacja zbudowała technologię, która pomaga usunąć tworzywa sztuczne z rzek w Indonezji i Malezji. Jednak kluczowym problemem stało się zidentyfikowanie zebranych odpadów – czy były to tworzywa sztuczne, czy może jednak patyki i liście.
Interceptor 002 w rzece Klang w Malezji. Następnym kierunkiem The Interceptor jest Republika Dominikańska i Wietnam. Zdjęcie: The Ocean Cleanup.
Podczas dwóch globalnych hackatonów Microsoftu w 2018 i 2019 roku specjaliści z całego świata współpracowali z The Ocean Cleanup. Celem było zbudowanie modelu uczenia maszynowego, który pomoże określić ilość plastikowych zanieczyszczeń spływających w dół rzek w drodze do oceanu.
Następnie opracowano kolejne modele, by odtworzyć proces na kamerach zamontowanych na samolotach bezzałogowych i statkach przepływających przez ocean. Stworzono również plan infrastruktury chmury obliczeniowej, który ma pomóc w realizacji projektu w przyszłości.
W hakatonie uczestniczyli także wolontariusze z inicjatywy Microsoft AI for Earth. To program, który wspiera grupy środowiskowe i naukowców zajmujących się rozwiązywaniem wyzwań ekologicznych, którzy chcą wykorzystać technologię sztucznej inteligencji i zaawansowanego oprogramowania chmurowego.
Microsoft wspierał inicjatywę Hack for Sustainability odbywającą się w ramach hackathonów w 2018 i 2019 r. Za pomocą programu AI for Earh firma zapewniła dostęp do dziesiątek specjalistów z dziedziny uczenia maszynowego i data science, inżynierów oprogramowania, architektów chmurowych, a także innych specjalistów i praktykantów z całego świata. Wszyscy ochotniczo pomogli organizacji The Ocean Cleanup.
Czerwone pola oznaczają elementy z tworzywa sztucznego, które można usunąć z wody. Zielone pola oznaczają materiały organiczne, które należy zachować. Ten model uczenia maszynowego był głównym rezultatem pierwszego projektu “Plastic Free Oceans” w 2018 roku. Udowodniono wtedy, że możliwe jest wykorzystanie sztucznej inteligencji do stworzenia skalowalnego rozwiązania, które pomoże w ilościowym określeniu i ostatecznym usunięciu plastikowych zanieczyszczeń z rzek.
De Vries razem z inżynierem projektu Keesem van Oeverenem przybyli z Holandii, aby wziąć udział w projekcie.
– Ta decyzja gwałtownie przyspieszyła rozwój projektu. Kiedy byliśmy w Seattle, zapoznaliśmy się z wieloma możliwościami oferowanymi przez Microsoft. Stało się jasne, że możemy stworzyć potężny sojusz, który pomoże oczyścić oceany – powiedział de Vries.
Van Oeveren wspomina żmudną pracę związaną z samodzielnym oznaczaniem niektórych zdjęć.
– Już wcześniej myślałem o wykorzystaniu algorytmów uczenia maszynowego i rozpoznawania obrazów, ale nie zdążyłem ich wdrożyć”– mówi van Oeveren.
Drew Wilkinson z częścią uczestników, którzy wzięli udział w projekcie Plastic Free Oceans 2 w 2019 roku oraz naukowcy z The Ocean Cleanup. Kari Lio, na zdjęciu na lewo od Wilkinsona, jest pracownikiem Microsoft, który wraz z Wilkinsonem współkierował projektem w 2018 i 2019 roku.
Van Oeveren udostępnił bazę ze zdjęciami pracownikom Microsoft, którzy przyłączyli się podczas hackathonu do zespołu „Plastic Free Oceans”. Kilka dni później, w trakcie rozmowy telefonicznej dowiedział się, że zestaw danych został już wprowadzony do modelu uczenia maszynowego, który odróżnił na nich plastik od elementów organicznych.
– To był wyjątkowy moment. Myślałem, że nawet specjalistom proces ten zajmie tygodnie – powiedział van Oeveren.
– Dzięki pomocy wolontariuszy, tylko latem 2019 roku oznaczyliśmy ponad 30 000 zdjęć. Niektóre zestawy danych zostały przeprocesowane zanim jeszcze oficjalnie rozpoczął się hackathon. Obecnie trwają prace nad stworzeniem modeli uczenia maszynowego dla zdjęć oceanu – powiedział de Vries.
Dan Morris, dyrektor programowy AI for Earth zaznaczył, że najważniejszym osiągnięciem podczas hackathonu było to, że zespół The Ocean Cleanup zdobył wiedzę na temat uczenia maszynowego. – Prawdziwą wartością była nauka poprzez interakcję ze specjalistami od danych i inżynierami z firmy Microsoft – powiedział Dan Morris.
W tym roku, dzięki ciężkiej pracy, The Ocean Cleanup zdobył grant w ramach programu AI for Earth.
– Grant AI for Earth dał nam możliwość stworzenia i uruchomienia modeli uczenia maszynowego. Posiadanie zasobów na wyciągnięcie ręki znacznie przyspieszyło postęp techniczny, usuwając problemy i pozwalając nam skupić się na rozwoju. Pozwoliło nam to rozwinąć wizję zastosowania rozwiązania nie tylko dla jednej rzeki, ale i dla rzek na całym świecie – powiedział de Vries.
Wilkinson, który dorastał w gorącym, suchym klimacie pustyni Arizony, spędził czas na morzu jako wolontariusz w Sea Shepherd Conservation Society, organizacji non-profit zajmującej się ochroną dzikiej przyrody morskiej.
W 2018 roku Wilkinson wraz z innym współpracownikiem z Microsoft założył grupę Worldwide Sustainability Community, która rozrosła się do ponad 3 000 członków na całym świecie. Jej celem jest wsparcie firmy w dążeniach do bycia jeszcze bardziej zrównoważoną ekologicznie.
Wilkinson uważa, że problem tworzyw sztucznych w oceanie można dość łatwo rozwiązać. Twierdzi, że jest niezwykle zadowolony z dotychczasowej pracy, którą udało się wykonać.
– Nie jestem naukowcem, ale nie potrzeba dużo wiedzy, aby zrozumieć, że nasz los na ziemi jest bardzo związany z oceanem. Woda podtrzymuje życie planety. Bez zdrowego oceanu, my też nie mamy szans na przetrwanie – podsumował Wilkinson.