Axion Team

Smart Recycling

Ζούμε στην πόλη του Βόλου όπου πολύ κοντά στην πόλη μας υπάρχει
ειδικός χώρος καύσης σκουπιδιών με ότι αυτό συνεπάγεται για το
περιβάλλον και το βιοτικό μας επίπεδο.
Πολλά από τα σκουπίδια καταλήγουν στον συγκεκριμένο χώρο διότι δεν
γίνεται επαρκή ανακύκλωση και αυτό διότι πολλοί κάτοικοι δεν είναι
σωστά ενημερωμένοι, δεν υπάρχουν πολλά είδη διαφορετικών κάδων
ανακύκλωσης αλλά και σε σημεία που υπάρχουν πολλές φορές ο
κόσμος δεν ξέρει σε ποιον κάδο να τοποθετήσει αυτά που θέλει να
πετάξει.
Έτσι πολλά απορρίμματα αντί να αξιοποιηθούν κατάλληλα μέσω της
ανακύκλωσης καταλήγουν στον πράσινο κάδο και στη συνέχεια στη
χωματερή για καύση.
Όλο αυτό μας κοστίζει στην υγεία, στην ενέργεια, έχει
περιβαντολλογικές επιπτώσεις και υποβαθμίζει το βιοτικό μας επίπεδο.

 

Η ιδέα μας

Η ιδέα μας είναι να δημιουργήσουμε έξυπνα συστήματα ανακύκλωσης
όπου με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης, μέσω καμερών θα
καταλαβαίνουν αυτό που θέλουμε να πετάξουμε και θα μας
κατευθύνουν στο σωστό κάδο.
Επίσης θα μας ενημερώνουν για την ποσότητα ενέργειας που
εξοικονομήσαμε.
Έτσι πετώντας τα απορρίμματα στους σωστούς κάδους
–Δεν ρυπαίνεται το περιβάλλον.
–Εξοικονομείται ενέργεια, γιατί όταν για την παραγωγή κάποιου
υλικού χρησιμοποιείται ανακυκλωμένη πρώτη ύλη, απαιτείται
πολύ λιγότερη ενέργεια από το να φτιαχνόταν από νέες αρχικές
πρώτες ύλες
–Εξοικονομείται πρώτη ύλη, γιατί τα ανακυκλωμένα υλικά
αντικαθιστούν την πρώτη ύλη που απαιτείται για την παραγωγή
υλικών.
–Βελτιώνεται το βιοτικό μας επίπεδο

Σε πρώτη φάση ασχοληθήκαμε και κάναμε έρευνα για την έννοια της ανακύκλωσης, πως γίνεται και ποια είδη κάδων υπάρχουν.

Στη συνέχεια ξεκινήσαμε να δημιουργούμε τους κάδους πρώτα στο λογισμικό Mechabricks. Είναι ένα λογισμικό σχεδίασης το οποίο υλοποιείται  σε περιβάλλον παρόμοιο με την έννοια της lego. Βασικό πλεονέκτημα ότι είναι online και εντελώς δωρεάν. Το περιβάλλον του είναι πολύ φιλικό και οικείο  προς τους μαθητές ενώ περιέχει πολλά αντικείμενα και εργαλεία για το σχεδιασμό διαφόρων κατασκευών.

 

 

Στη συνέχεια κάναμε εξαγωγή αυτά που σχεδιάσαμε:

 

Στη συνέχεια και αφού ολοκληρώσαμε τη σχεδίαση των κάδων στο λογισμικό mechabricks, συνεχίσαμε με το  λογισμικό σχεδίασης Tinkercad. Είναι ένα εξελιγμένο λογισμικό σχεδίασης του οποίου το βασικό πλεονέκτημα είναι ότι δεν χρειάζεται να εγκατασταθεί σε συσκευή δηλαδή είναι online και δωρεάν. Περιέχει πολλά και διάφορα αντικείμενα και εργαλεία ενώ μπορούμε να σχεδιάσουμε και  δικά μας τεχνουργήματα με απόλυτη ακρίβεια και σε διάφορες διαστάσεις. Το συγκεκριμένο λογισμικό υποστηρίζει εξαγωγή αρχείων σε .stl ώστε να μπορούν να εκτυπωθούν σε 3D εκτυπωτή.

 

Με το tinkercad δημιουργήσαμε 2 είδη κάδων ένα είδος κυλινδρικού κάδου και ένα είδος παραλληλεπιπέδου.

 

Στη συνέχεια με τη βοήθεια του προγράμματος PictoBlox αρχίσαμε να εκπαιδεύουμε το μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης.

Το PictoBlox είναι ένα εκπαιδευτικό περιβάλλον προγραμματισμού που χρησιμοποιείται για να μαθαίνουν μαθητές προγραμματισμό, ρομποτική και Τεχνητή Νοημοσύνη με πολύ απλό και διασκεδαστικό τρόπο.

Είναι σαν το Scratch, αλλά σε πιο εξελιγμένη έκδοση όπου μπορούμε και χρησιμοποιούμε για κώδικα έτοιμες εντολές τουβλάκια (blocks) και να τα ενώνουμε όπως γίνεται και στο scratch.

Ξεκινάμε χρησιμοποιώντας το μοντέλο  Object Detection (Ανίχνευση Αντικειμένων) μέσα στο περιβάλλον PictoBlox Machine Learning (ML) όπου δημιουργούμε ένα “έξυπνο σύστημα” που βλέπει αντικείμενα με κάμερα και τα αναγνωρίζει.

Το επόμενο βήμα είναι με μία κάμερα να φωτογραφίσουμε τα αντικείμενα που μας ενδιαφέρουν να εντοπίζει το μοντέλο μας και να τα αναγνωρίζει.

Σε αντίθεση με το  Image Classification, το Object Detection δεν αναγνωρίζει μόνο τι είναι το αντικείμενο που βλέπει αλλά μας λέει και πού βρίσκεται μέσα στην εικόνα.

Δηλαδή για παράδειγμα αναγνωρίζει ένα πλαστικό μπουκάλι και το δείχνει με ένα πλαίσιο στην οθόνη.

Αφού έχουμε βγάλει φωτογραφίες τα αντικείμενα που θέλουμε τα μαρκάρουμε με κουτάκια (bounding boxes) και γράφουμε το όνομα της κατηγορίας που ανήκουν, για παράδειγμα: ένα μπουκάλι bottle, ένα χαρτί paper, ένας φορτιστής charger κτλ.

Στη συνέχεια εκπαιδεύουμε το μοντέλο μας δηλαδή το μοντέλο:

• παίρνει τις εικόνες που βγάλαμε
• μαθαίνει μοτίβα
• εκπαιδεύεται να αναγνωρίζει τα αντικείμενα που βλέπει

Έπειτα γίνεται η αξιολόγηση το λεγόμενο evaluation όπου εκεί γίνεται έλεγχος

• αν το μοντέλο κάνει σωστές προβλέψεις
• πόσο ακριβές είναι (accuracy / precision)

Αφού ολοκληρώσαμε την εκπαίδευση του μοντέλου μας το κάνουμε load στο κυρίως πρόγραμμα Pictoblox και εκεί δημιουργούμε το κυρίως πρόγραμμα με την χρήση εντολών block coding και βάζοντας εντολές όπως analyze image, get number of objects  καιclass of object.

Ο κώδικας που δημιουργήσαμε και είναι ελεύθερος προς χρήση είναι ο παρακάτω:

Φυσικά για να λειτουργήσει ο κώδικας πρέπει να συνδέσουμε το πρόγραμμα με την πλακέτα arduino.

Χρησιμοποιήσαμε arduino με 4 leds, 1 για κάθε κάδο.

Χρησιμοποιήσαμε για το project  μας 4 είδη κάδων. Ένα πράσινο για τα κανονικά απορρίμματα, ένα μπλε για τα ανακυκλώσιμα, ένα γκρι για τις μπαταρίες και έναν κόκκινο για τις ηλεκτρονικές συσκευές όπως φορτιστές.

Στο τέλος καταλήξαμε να φτιάξουμε τους κάδους μας από πλαστικά μπουκάλια για να δώσουμε ένα μήνυμα υπέρ της ανακύκλωσης.

Κάθε led λαμπάκι του arduino το συνδέσαμε στον κατάλληλο κάδο ανάλογα με το χρώμα του.

Οπότε χρησιμοποιώντας μια κάμερα δείχναμε το αντικείμενο που θέλαμε να πετάξουμε, το μοντέλο μας αναγνώριζε το αντικείμενο και μέσω του arduino άναβε το κατάλληλο λαμπάκι ώστε να καταλάβουμε σε ποιον κάδο πρέπει να πετάξουμε το αντικείμενο.

 

 

Οφέλη του Smart Recycling

• Βελτιώνει την ανακύκλωση, καθώς βοηθά τους χρήστες να επιλέγουν τον σωστό κάδο.
• Μειώνει τη μόλυνση των ανακυκλώσιμων υλικών από αντικείμενα που τοποθετούνται λανθασμένα.
• Προστατεύει το περιβάλλον, μειώνοντας τα απορρίμματα που καταλήγουν στις χωματερές.
• Εξοικονομεί φυσικούς πόρους και ενέργεια μέσω της αποτελεσματικότερης ανακύκλωσης.
• Εκπαιδεύει τους πολίτες και ιδιαίτερα τα παιδιά στις αρχές της κυκλικής οικονομίας και της περιβαλλοντικής υπευθυνότητας.
• Αξιοποιεί σύγχρονες τεχνολογίες, όπως η Τεχνητή Νοημοσύνη και η υπολογιστική όραση, για την επίλυση ενός πραγματικού κοινωνικού και περιβαλλοντικού προβλήματος.
• Συμβάλλει στη δημιουργία πιο «έξυπνων» και βιώσιμων πόλεων, όπου η τεχνολογία χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της καθημερινής ζωής.

Συμπέρασμα

Το Smart Recycling δείχνει πώς η Τεχνητή Νοημοσύνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για καλό σκοπό, βοηθώντας τους ανθρώπους να ανακυκλώνουν σωστά και να προστατεύουν το περιβάλλον. Μέσα από το έργο μας αποδεικνύουμε ότι η τεχνολογία και η καινοτομία μπορούν να συμβάλουν στη δημιουργία ενός πιο καθαρού και βιώσιμου μέλλοντος για όλους.