ظهور ربات‌های بازیافت

منتشر‌شده در: forbes به تاریخ ۱۲ نوامبر ۲۰۲۰ لینک منبع: Rise of the recycling robotsدر یک RDS از مرکز بازیافت ویرجینیا در روانوک، دو ربات عنکبوتی شکل با وزن ۳۰۰ پوند در یک خط بی‌پایان زباله‌ها را دسته‌بندی می‌کنند. پای لاغر یک ربات که برای پیدا کردن مواد قابل بازیافت به بینایی کامپیوتری تکیه دارد، یک تکه پلاستیک آبی را از یک تسمه‌نقاله برمی‌دارد، در حالی که پای دیگر قسمتی از یک بطری آب قدیمی را می‌گیرد. سپس دستگاه آن بیت‌ها را با استفاده از یک گیره خلا در سطل‌های مرتب‌سازی قرار می‌دهد.برای ۶۰۰ کارخانه بازیافت این کشور، که حدود ۶۷ میلیون تن زباله را فرآوری می‌کنند، این روبات‌های عنکبوتی از «AMP روبوتیک»، پاسخی به تنگناهای فعلی پیش‌روی این صنعت هستند. حتی قبل از اینکه COVID19 شیوع پیدا کند، روباتیک AMP شروع به انجام عملیات کرد. اما با پر شدن جعبه‌های تحویل خانگی در مراکز بازیافت و استخدام-که در حال حاضر یک طرح دشوار است-حتی با وجود اینکه کارگران از بیمار شدن هراس دارند، تجارت شرکت AMP پر رونق شد. بنیانگذار و مدیر عامل AMP، ماتانیا هوروویتز می‌گوید: «این کار تکراری و غیرارگونومیک است، و شما با چیزهای غیر بهداشتی مانند سوزن‌های زیرجلدی احاطه شده‌اید.» با توجه به شیوع ویروس کووید، مردم می‌گویند، "آیا واقعا می‌خواهم دست‌هایم را در موادی بگذارم که شاید از خانه یک فرد مبتلا باشد؟"شرکت AMP که مقر آن در لویزویل کلرادو است، از سال ۲۰۱۷ تاکنون ۱۰۰ روبات هوش مصنوعی خود را به بیش از ۴۰ کارخانه بازیافت در آمریکای شمالی، اروپا و ژاپن فروخته‌است یا اجاره کرده‌است. این ربات‌ها ارزان نیستند، با هزینه‌ای بالغ بر ۳۰۰،۰۰۰ دلار (یا حدود ۶۰۰۰ دلار در ماه برای اجاره)، اما مراکز بازیافت شرط می‌بندند که هزینه سنگین سرمایه با هزینه‌های اشتغال کم‌تر و بهره‌وری بالاتر پرداخت خواهد شد. براساس برآورد فوربز، درآمد امسال AMP به ۲۰ میلیون دلار خواهد رسید که دو برابر ۱۰ میلیون دلار آن برای سال ۲۰۱۹ است. و فضای زیادی برای رشد وجود دارد: بازیافت یک بازار ۶.۲ میلیارد دلاری (درآمد) در ایالات‌متحده است، و در حالی که بازار کلی در کم‌تر از ۲ درصد در سال رشد کرده‌است (و امسال به دلیل COVID19 کاهش‌یافته است)، تاسیسات در تلاش هستند تا بفهمند چطور از ضایعات خود بیشتر استفاده کنند، که اکثر آن‌ها هنوز در محل‌های دفن زباله هستند.شرکت AMP به خاطر وعده تکنولوژیکی و رشد سریع خود، هم در فهرست ۵۰ شرکت هوش مصنوعی فوربس برای مشاهده و هم در فهرست ۲۵ شرکت کوچک تجاری که در طی این بیماری همه‌گیر عملکرد بهتری داشتند، قرار گرفت. در حالی که Horowitz، که دکترای روباتیک از Caltech را دارد، این کسب‌وکار را راه‌اندازی کرد، AMP در حال حاضر ۲۳ میلیون دلار برای سرمایه‌گذاری در این زمینه جمع‌آوری کرده‌است. طبق برآورد فوربز، این شرکت با آخرین دور خود در نوامبر ۲۰۱۹ به ارزش ۱۰۰ میلیون دلار رسید.در رباتیک از Caltech، شرکت شروع به کار کرد، AMP در حال حاضر ۲۳ میلیون دلار سرمایه‌گذاری کرده‌است.هوروویتز یک مرد ریش دار و کچل که تنها ۳۳ سال دارد، هنگام صحبت در مورد اتوماسیون با شگفتی کودکانه‌ای صحبت می‌کند. او عاشق روبات‌هایی شد که در حال تماشای کارتون ترنسفورمرز و ولترون در بولدر، کلرادو بودند. پدر او اسحاق، استاد رشته مهندسی در دانشگاه کلرادو، به خاطر کار در زمینه تئوری کنترل، مفهومی مبتنی بر ریاضیات پشت برنامه‌ریزی و واکنش به محیط شخصی که در آن زمان برای هواپیماهای جنگنده و گیاهان شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گرفت، مشهور بود. هوروویتز بزرگ (که در سال ۲۰۰۵ درگذشت) در مورد کارش در خانه صحبت نکرد، اما سال‌ها بعد، پسرش دکترای خود را در همان موضوع دریافت کرد زیرا فکر می‌کرد که ریاضی محض برای روبات‌ها و هوش مصنوعی ضروری است. متانیا می‌گوید: « ممکن است ژنتیکی بوده باشد.» هوروویتز تحصیلات خود را در مقطع راهنمایی به سرعت دنبال کرد و هر دو مدرک کارشناسی و کارشناسی‌ارشد مهندسی برق از دانشگاه کلرادو (به همراه سه مدرک دیگر در علوم کامپیوتر، ریاضیات کاربردی و اقتصاد) را در چهار سال به پایان رساند. او مدتی را در یک آزمایشگاه تحقیقاتی گذراند که Roombas را برای انجام فعالیت‌های هم‌کاری مانند حرکت دادن یک صندلی با هم شنود می‌کرد. بعد از کالج به کالیفرنیا نقل‌مکان کرد و دکترای خود را با تمرکز بر طراحی مسیر رباتیک در Caltech به پایان رساند.در حالی که در آنجا، هوروویتز شیفته تکنولوژی نوظهور یادگیری عمیق شد، که می‌تواند به روبات‌ها اجازه دهد تا اشیا را به همان روش انسان‌ها از طریق بینایی کامپیوتری ببینند. در حالی که دیگر رباتیک‌های جوان، تکنولوژی خاصی مانند ماشین‌های خودران و یا هواپیماهای بدون سرنشین خودکار را دنبال می‌کردند، هوروویتز متوجه حوزه طراحی بازیافت شد. او متوجه شد که این صنعت، که در اتخاذ فن‌آوری‌های جدید کند عمل می‌کند، فرصتی مناسب را برای استفاده از فن‌آوری در لبه برنده بدون نیاز به رقابت با گوگل یا Lockheed مارتین ارائه داد. او همچنین به استفاده از رباتیک برای کاهش مقدار ضایعات غیرقابل بازیافت و بهبود محیط‌زیست کشیده شد.برای یادگیری در مورد بازیافت، هوروویتز آخر هفته‌های خود را با اتومبیل به مراکز بازیافت در اطراف لس‌آنجلس رانندگی می‌کرد. در طول این گردش‌ها از این جهت به او برخورد که چقدر کار لازم است تا از این زباله‌ها خلاص شود و چه قدر ناخوش آیند بود. او به یاد می‌آورد: « یک توده زباله وجود دارد که پوشک بچه بر روی آن قرار گرفته، و یک نفر سعی دارد یک شلنگ باغ را از آن بیرون بکشد و زباله‌ها بر روی او سقو می‌کنند.» او تصور کرد که این درد، آن را به صنعتی تبدیل کرده‌است که منتظر است تا با اتوماسیون به عصر مدرن آورده شود.در پاییز سال ۲۰۱۴، هوروویتز از تحقیقات پس از دکتری خود در Caltech دست کشید و به شهر زادگاه خود در کلورادو بازگشت تا در زمینه رباتیک AMP تحت هدف فناوری "دستکاری و ادراک" مستقل شروع به کار کند. هوروویتز می‌گوید که تا آن زمان، روبات‌های بازیافت « تقریبا برای همه رخ داده بودند.» اما این ایده تنها پس از سرعت پردازش کامپیوتر سریع‌تر امکان پدید آمدن یادگیری عمیق برای تبدیل ربات‌های تولیدی موجود در خودرو را برای طیف وسیعی از موارد استفاده مبتنی بر تسمه نقاله، به واقعیت تبدیل می کند.ربات‌های بازیافت در اروپا بیشتر از ایالات‌متحده بودند. به عنوان مثال، آپینگدام، بولگراف مستقر در هلند، که در دهه ۱۹۹۰ حق ثبت اختراع برای بازیافت روبات‌ها را ثبت کرده بود، روبات‌هایی را ایجاد کرده بود که بر طیف‌سنجی و ارتفاع اشیا برای مرتب‌سازی ضایعات تکیه داشتند. در همین حال، هلسینکی، مستقر در فنلاند، دارای ویژگی‌هایی بود که می‌توانست مواد ساختمانی و تخریب را با دوربین‌های کدگذاری رنگ، سنسورهای لیزری و فلزیاب براساس تحقیقات نوروبیوتیک دسته‌بندی کند. هوروویتز رویکرد مشابهی اتخاذ کرد، اما بر یک جریانی در بازیافت متمرکز شد، که در آن روزنامه، مقوا و پلاستیک‌ها همگی با هم ترکیب می‌شوند، به عنوان زمینه‌ای برای یادگیری عمیق که می‌تواند به روبات‌ها آموزش دهد چگونه اشیا را براساس رنگ‌ها، اشکال، بافت‌ها و لوگوها تشخیص دهند.برای دو سال اول، هوروویتز و تیم او که کم‌تر از ۱۰ کارمند بودند، تلاش کردند تا یک روبات کاری با استفاده از کمک‌های مالی محدود بسازند که بیشتر آن از سوی دولت بود. آن‌ها روبات‌های اولیه با شلنگ‌های چوبی و باغی به جای مواد صنعتی استاندارد، مانند آلومینیوم، ساختند که منجر به ماشین‌های ارزانی شد که فقط ۳۵ پوند وزن داشتند. در یک مورد، یکی از روبات‌های سبک‌وزن او بعد از اینکه ذرات گرد و غبار کاغذ زیادی درون ماشین‌آلات آن انباشته شد، از هم پاشید. هوروویتز حتی قصد داشت تا یک تریدمیل را به عنوان یک تسمه‌نقاله تغییر دهد، و احتمالا به لطف بودجه یک کارخانه آبجوسازی با ذهنیت زیست‌محیطی در آن حوالی به نام اوسر بلوز، که کمک‌های مالی برای بازیافت درایوها و برای خرید سطل‌ها در اختیار مدارس قرار می‌داد، نجات یافت. هوروویتز می‌گوید: « ما باید از همان ابتدا به دنبال بهترین روبات‌ها می‌گشتیم.»تا پایان سال ۲۰۱۶، این تیم یک راه‌حل پایدار با سیستم رباتیک عنکبوت شکل پیدا کرده بود، که وزنی معادل ۱۸۰۰ پوند از جمله قالب داشت. اما آن‌ها همچنان با تکنولوژی مرتب‌سازی ور می‌رفتند-و حشرات را پیدا می‌کردند. یک هفته قبل از ارسال اولین واحد به یک مشتری در نبراسکا، ربات هنوز در تلاش بود تا لیوان پلاستیکی شیر را بردارد. معمولا بازوی رباتیک بطری را مشت می‌کرد تا آن را صاف کند و سرپوش آن به پرواز در می‌آمد. هر ۵۰۰ هزار لیوان شیر، فرکانسی که به معنی هر دو هفته یک‌بار است، مکانیزم شکست خواهد خورد. هوروویتز به یاد می‌آورد: « ظرف شیر باز می‌گشت.» «چیزی که اتفاق خواهد افتاد این است که ربات به آن برخورد خواهد کرد و بازوان ربات منفجر خواهند شد.»هوروویتز مسئولیت پیدا کردن راهی بهتر برای قرار دادن گیره مکش ماشین بر روی مواد پلاستیکی را بر عهده گرفت. هدف از این کار تنظیم بازوی ربات برای سرعت بخشیدن به بالا و پایین رفتن به روشی خاص و تنظیم خاصیت ارتجاعی فنرهای آن بود تا به جای یک تکه سیمان، مانند یک بالش به لیوان شیر برخورد کند. در عرض یک هفته، هوروویتز نمونه اولیه جدیدی ارائه کرد. راب رایتز، مدیر توسعه کسب‌وکار AMP و کارمند شماره شش می‌گوید: « او این شکاف را در یک هفته از بین برد، زیرا احتمالا ۱۰ برابر از همه باهوش‌تر است.»هوروویتز و تیمش در نهایت در سال ۲۰۱۷ تمام اشکالات را از بینایی کامپیوتری برطرف کردند. او این ربات را به سرمایه گذاران ریسک‌پذیر ارائه کرد و در ماه اکتبر ۳.۲ میلیون دلار جمع کرد که به شرکت امکان داد تا در نهایت تجهیزات با کیفیت بالا خریداری کند. او پنج روبات اول خود را در آن سال فروخت. سال بعد، AMP شروع به ارائه هوش مصنوعی خود به شرکت کانادایی «ماچینیکس»، که در زمینه تجهیزات بازیافت پیشرو بود، برای روبات‌های خود کرد تا نام خود را به سرعت در بازار منتشر کند.سال گذشته فروش شروع شد. ساراسوتا، گردآورندگان جریان منفرد مستقر در فلوریدا، در ماه مه سال ۲۰۱۹ شش روبات خریداری کردند، سپس در سپتامبر همان سال دستور خرید هشت روبات دیگر را صادر کردند. روبات‌های AMP به کاهش هزینه‌های اجرایی این تاسیسات کمک کردند و به آن اجازه دادند تا بار دوم مواد قابل بازیافت را تحمل کند. همچنین در سال ۲۰۱۹، RDS ویرجینیا، مستقر در پورتزماوت، یک اجاره ۵ ساله بر روی چهار ربات، دوتا برای جدا کردن مواد و دوتا برای کنترل کیفیت امضا کرد. جو بنودتو، رئیس RDS می‌گوید: « حتی قبل از این بیماری همه‌گیر، ما نمی‌توانستیم کسی را پیدا کنیم که برای ما کار کند.» «کارگران ما درآمد خوبی داشتند، حتی بالاتر از حداقل حقوق، و با این وجود نمی‌توانستیم کسی را برای این کار پیدا کنیم-و وقتی کسی این کار را قبول می‌کرد، یک هفته کار می‌کردند و دست از کار می‌کشیدند.»براساس گفته مشاور بازیافت جوری فریمن، درحالی که فن‌آوری AMP در حال پیدایش است، هزینه روبات‌های آن برای بیشتر تاسیسات بازیافت در ایالات‌متحده منطقی به نظر می‌رسد. ماشین‌های این شرکت تا مرز ۳۰۰ هزار دلار هزینه دارند، اما اپراتورهای تاسیسات بازیافت می‌گویند که انتظار دارند پنج تا ده سال و شاید حتی بیشتر دوام بیاورند. اگرچه هزینه‌های کار در مناطق مختلف متفاوت است، کارگران بازیافت سالانه حدود ۲۵۰۰۰ دلار درآمد دارند. اما روبات‌ها بسیار مولدتر از انسان‌ها هستند، با توانایی جمع کردن ۸۰ قطعه ماده در دقیقه در مقابل ۴۰ عدد، بنابراین هر ماشین می‌تواند کار حداقل دو کارمند را انجام دهد، در حالی که آن کارگران را آزاد می‌کند تا کارهای دیگری را در مرکز بازیافت انجام دهند. علاوه بر دیگر هزینه‌های استخدام، مانند هزینه‌های آموزش، هزینه کارگران و PPE را کاهش دهند، و تنها دو کارمند می‌توانند حداقل ۷۰۰۰۰ دلار در سال هزینه داشته باشند، به این معنی که هزینه سنگین برای روبات‌ها باید در عرض سه‌تا چهار سال جبران شود.این یک شرط بلند مدت است، اما یک مزیت اضافه شده‌است: از آنجا که روبات‌ها در دسته‌بندی زباله از مردم دقیق‌تر هستند، تسهیلات بازیافت، که در حاشیه سود پایین عمل می‌کنند، ممکن است قادر به بهبود مقدار مواد بازیافتی فروش خود باشند. این امر امروزه بطور ویژ‌ه‌ای اهمیت دارد، چرا که پس از چین، بزرگ‌ترین بازار جهانی، هنوز هم در حال تلاش برای یافتن بازارهای جدید برای مواد خود هستند، که در اصل تقریبا تمام زباله‌های وارداتی در سال ۲۰۱۸ ممنوع اعلام شدند، تصمیمی که منجر به این شد که مواد بازیافتی که قبلا می‌توانستند در گورستان‌های زباله فروخته شوند تا به اندازه کافی خالص نباشند. در واقع، طبق گفته آژانس حفاظت از محیط‌زیست، نرخ مواد بازیافتی در ایالات‌متحده تنها ۳۵ درصد است. فریمن مشاور می‌گوید: « این جایی است که AMP وارد می‌شود.» او گفت: این کار می‌تواند به [امکانات] کمک کند تا تمیزترین و بهترین جوی‌ها را بدست آورند. شرکت AMP در حال تمیز کردن سریع بسته‌های نهایی است که فروخته می‌شوند و آن‌ها را به قیمت بالاتری می‌فروشند.امسال، فروش شرکت AMP به دلیل COVID19 به سرعت افزایش‌یافته است. نه تنها دسته‌بندی کارها جذابیت کمتری پیدا کرده‌است، بلکه افزایش خرید آنلاین، میلیاردها جعبه مقوایی از آمازون و جاهای دیگر را در سطل‌های بازیافت قرار داده‌است. هوروویتز می‌گوید: "اکنون تسهیلات بازیافت به دنبال سفارشات بزرگ‌تر هستند." آن‌ها می‌گویند: "به جای یک روبات، شاید ما به شش روبات نیاز داشته باشیم."با افزایش تقاضا و پول نقد برای خرج کردن، AMP در حال حاضر بر گسترش خارج از آمریکای شمالی و افزایش موارد استفاده برای سیستم بینایی کامپیوتری خود متمرکز شده‌است. این شرکت شروع به استفاده از راه‌حل‌های بازیافت شهری خود در صنایع مجاور مانند جدا کردن باتری‌ها از سیم‌ها در زباله‌های الکترونیکی یا دسته‌بندی آوارها برای ساخت‌وساز کرده‌است. هدف: ایجاد پایه‌ای از دانش به گونه‌ای که روبات‌ها روزی قادر به پردازش هر نوع اتلاف باشند.هوروویتز در نظر دارد که روبات‌های محل دفن زباله را به محصولات مفید تبدیل کنند، بیشتر به روشی که پلاینز هندی‌ها از گوشت، پوست و حتی مدفوع هر یک از گاومیش‌های کشته‌شده استفاده می‌کردند. او می‌گوید: « شما همه این موادی را دارید که جامعه تولید می‌کند-بطری‌های پلاستیکی، تکه‌های چوب، دیوار خشک-و مردم هزینه آن را می‌پردازند، اما پس از آن وقتی که این ماده در دامکستر باشد، هیچ ارزشی ندارد.» چرا از تمام قسمت‌های بوفالو استفاده نمی‌کنیم؟این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات هوش مصنوعی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.