Διαλογή Ανακύκλωσης με Α.Ι.

1ο Δημοτικό Σχολείο Πολίχνης 2023-2024

Υπεύθυνος εκπαιδευτικός:

Δουβλετής Χαράλαμπος ΠΕ86

Ομάδα Μαθητών:

Παπαδόπουλος Παναγιώτης
Τανούλης Θεμιστοκλής
Μαυρίδης Ιορδάνης
Ηλιάδης Σπύρος
Πολλαετίδου Ειρήνη
Παυλή Πολυξένη
Χάτζεβ Σοφία

 

 

Βίντεο με την λειτουργία της κατασκευής.

 

Βίντεο με τη διαδικασία υλοποίησης της κατασκευής από τους μαθητές.

 

 

Η εργασία παρουσιάστηκε στο 16ο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής Κεντρικής Μακεδονίας  στις 2, 3, 4 και 5 Απριλίου 2024 στο Συνεδριακό Κέντρο «Ν. Οικονόμου»
(ΝΟΗΣΙΣ- Κέντρο Διάδοσης Επιστημών και Μουσείο Τεχνολογίας) που διοργανώνεται από την Περιφερειακή Διεύθυνση Α/θμιας και Β/θμιας Εκπαίδευσης Κεντρικής Μακεδονίας, σε συνεργασία με τους / τις Συμβούλους Εκπαίδευσης Πληροφορικής Κεντρικής Μακεδονίας, το Ίδρυμα «Κέντρο Διάδοσης Επιστημών και Μουσείο Τεχνολογίας» ΝΟΗΣΙΣ και το Ελληνικό Μουσείο Τεχνολογίας.

Βίντεο με την παρουσίαση εργασίας στο τμήμα των επιδείξεων του συνεδρίου.

Βίντεο με τη συνέντευξη των μαθητών στο Web Radio του συνεδρίου.

ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

Η τεχνητή νοημοσύνη βοηθά στην αποδοτικότερη διαλογή των απορριμμάτων της ανακύκλωσης στην πηγή, δηλαδή στους κάδους ανακύκλωσης.

ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΠΟΘΕΤΗΡΙΟΥ GITHUB:

https://github.com/chdouv/Dialogh-Anakyklwshs-AI

Έχει γίνει αλλαγή ενός εξαρτήματος της αρχικής πρότασης. Στη θέση του micro:bit Wukong Expansion Board Adapter χρησιμοποιήθηκε το Nezha breakout board (Elecfreaks).

ΣΤΟΧΟΙ:

• Να εφαρμόζουν την Τεχνητή Νοημοσύνη για την παραγωγή χρήσιμων εφαρμογών για το κοινωνικό σύνολο.
• Να διακρίνουν τις εφαρμογές της Τεχνητής Νοημοσύνης από τις διεργασίες επεξεργασίας δεδομένων.
• Να προγραμματίζουν συστήματα μέσω του microbit.
• Να συλλέγουν δεδομένα από αισθητήρες και να ανταποκρίνονται σε αυτά με κινητήρες.
• Να αναγνωρίζουν την αξία της ανακύκλωσης και της βιώσιμης ανάπτυξης.
• Να εργάζονται σε ομάδες.

ΤΡΟΠΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΟΜΑΔΑΣ

Η ομάδα ρομποτικής του σχολείου μας, που αποτελείται από μαθητές της ΣΤ και Ε τάξης,  ανέλαβε να ολοκληρώσει την εργασία. Οι μαθητές χωρίστηκαν σε μικρότερες ομάδες όπου η καθεμιά ήταν υπεύθυνη για ένα επιμέρους τμήμα της εργασίας.

Ο υπεύθυνος εκπαιδευτικός ανέλαβε να προετοιμάσει τους μαθητές στην χρήση των απαιτούμενων εξαρτημάτων και τον προγραμματισμό τους, ανέθεσε τις εργασίες κάθε υπο-ομάδας και επέβλεπε την πορεία της εργασίας.

Οι μαθητές είτε εργάζονταν στο εργαστήριο Πληροφορικής του σχολείου, μετά το πέρας των μαθητών είτε έπαιρναν τα υλικά στο σπίτι τους και δούλευαν αυτόνομα ή και ομαδικά.

 

 

 

 

 

ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ:

 

 

 

 

 

 

 

Α. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η ανακύκλωση αποτελεί αναμφισβήτητα έναν από τους καλύτερους τρόπους περιορισμού της ρύπανσης του περιβάλλοντος μέσω της επανάχρησης των υλικών για την κατασκευή νέων προϊόντων και έτσι προωθείται η βιώσιμη ανάπτυξη.

Στο σημείο αυτό, η Τεχνητή Νοημοσύνη μπορεί να βοηθήσει στην αποδοτικότερη διαλογή των ανακυκλώσιμων υλικών με έμφαση στη διαλογή στην πηγή, αναγνωρίζοντας τις συσκευασίες και κατατάσσοντάς τες σε ξεχωριστούς κάδους, ώστε να γίνει πιο εύκολα και γρήγορα η διαλογή στο εργοστάσιο.

Β. ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

Το έναυσμα για την εργασία αποτελεί το γεγονός ότι, όπως γίνεται η συλλογή των ανακυκλώσιμων υλικών σήμερα, συσκευασίες διαφορετικών υλικών ανακατεύονται στους μπλε κάδους, με αποτέλεσμα να απαιτείται χρονοβόρα διαλογή των υλικών σε ειδικά εργοστάσια.

Κατασκευάστηκε ένα νέου είδους κάδος ανακύκλωσης που, αξιοποιώντας την Τεχνητή Νοημοσύνη και την οπτική αναγνώριση αντικειμένων, αναγνωρίζει τα πιο συνηθισμένα ανακυκλώσιμα υλικά (π.χ. πλαστικά μπουκάλια, χάρτινα κουτιά ροφημάτων) και τα ξεχωρίζει σε ξεχωριστούς κάδους, ενώ όλα τα υπόλοιπα υλικά συλλέγονται σε έναν τρίτο κάδο. Ο κάδος αυτός μπορεί να αξιοποιηθεί καλύτερα και να έχει μεγαλύτερη απόδοση σε χώρους όπου τα απορρίμματα είναι κατά πλειοψηφία συγκεκριμένου είδους (π.χ. σχολεία, γήπεδα, γυμναστήρια, χώροι εκδηλώσεων κ.τ.λ.).

Σκοπός δεν είναι η πλήρης διαλογή όλων των ανακυκλώσιμων απορριμμάτων, αλλά η αποδοτικότερη διαλογή και επεξεργασία των υλικών σε επόμενα στάδια.

Για την εργασία αυτή χρησιμοποιήθηκαν 3 κάδοι για την διαλογή και συλλογή απορριμμάτων:

Συγκέντρωση πλαστικών μπουκαλιών (π.χ. νερού).

Συγκέντρωση κουτιών ροφημάτων (π.χ. χυμοί).

Συγκέντρωση όλων των υπόλοιπων ανακυκλώσιμων υλικών.

Στο επάνω μέρος υπάρχει ειδικό σημείο που τοποθετείται το υλικό προς εξέταση. Η αναγνώριση του υλικού γίνεται από την κάμερα που έχει ενσωματωμένο λογισμικό Τεχνητής Νοημοσύνης και βρίσκεται απέναντι από το σημείο αυτό.

Η κάμερα συνδέεται με το microbit για την περαιτέρω επεξεργασία και ενέργειες. Το microbit αφού λάβει το είδος του υλικού που αναγνώρισε η κάμερα, κινεί αντίστοιχα τους κινητήρες servo ώστε το υλικό να «πέσει», με τη βοήθεια βραχίονα στον κατάλληλο χώρο συλλογής.

 

Η ειδική αυτή κάμερα θα πρέπει πρώτα να εκπαιδευτεί, ώστε να αναγνωρίζει τα συγκεκριμένα υλικά (πλαστικό μπουκάλι ή αλουμινένιο κουτάκι ή άλλο υλικό).

Όταν πατηθεί το κουμπί Α «μαθαίνει» το μπουκάλι νερού.

Όταν πατηθεί το κουμπί Β «μαθαίνει» το κουτάκι χυμού.

Όταν πατηθούν τα κουμπιά Α+Β «μαθαίνει» το «κενό» (κανένα αντικείμενο)

 

 

 

 

 

Για τον προγραμματισμό της κάμερας έχει ληφθεί υπόψη και ο παράγοντας Confidence, δηλαδή πόσο σίγουρη είναι η κάμερα ότι το αντικείμενο που αναγνωρίζει είναι το σωστό. Ένα ποσοστό >90% περιορίζει σημαντικά τις λανθασμένες εκτιμήσεις αναγνώρισης.

Εφόσον γίνει η αναγνώριση, το υπόλοιπο πρόγραμμα αναλαμβάνει να κινήσει τον κατάλληλο κινητήρα servo, ώστε να πέσει το αντικείμενο στον κάδο της κατηγορίας που έχει επιλεγεί.

Ένας από τους στόχους της εργασίας αυτής είναι να γίνει κατανοητό από τους μαθητές ότι οι εφαρμογές της Τεχνητής Νοημοσύνης δεν έχουν πάντοτε το αναμενόμενο αποτέλεσμα και υπάρχουν πιθανότητες λανθασμένων αποφάσεων από το σύστημα.

Εκτός από τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα, όλα τα υπόλοιπα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν για το έργο αυτό θα είναι ανακυκλώσιμα και εύκολο να  βρεθούν από τους μαθητές, με βάση τις αρχές της κυκλικής οικονομίας.

Γ. ΕΠΕΚΤΑΣΕΙΣ

Ο κάδος μπορεί να σχεδιαστεί με ειδικό τρόπο (υλικά και ανθεκτικότητα), για να τοποθετηθεί στην αυλή του σχολείου ώστε να χρησιμοποιηθεί από όλους τους μαθητές. Σκοπός είναι αρχικά να ευαισθητοποιηθούν οι μαθητές σε περιβαλλοντικά θέματα και ταυτόχρονα να γνωρίσουν τις δυνατότητες της Τεχνητής Νοημοσύνης. Αφού χρησιμοποιηθεί ο κάδος αυτός από τους μαθητές του σχολείου για ένα χρονικό διάστημα, θα μπορεί να μετρηθεί η απόδοση του συστήματος, καταγράφοντας τις επιτυχημένες και μη αναγνωρίσεις υλικών σε κάθε κάδο. Τα συμπεράσματα που θα προκύψουν μπορούν να οδηγήσουν σε βελτιώσεις της κατασκευής και του λογισμικού.