游泳機器人？是的，用於清潔海洋

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也許你看過這樣的影片：一個水上機器人在海洋或河流中吞噬大量漂浮的垃圾。

它們令人印象深刻。其目標也是如此——清理世界水域中的垃圾。2019年，據估計海洋中有5.25萬億件塑膠垃圾，重量超過26.8萬噸（https://ieeeoes.org/oes-beacon/june-2019-beacon/plastics-a-threat-to-our-oceans/）。但如今，塑膠並非堵塞海洋和河流的唯一物質。考慮到所有物質的話，近期的預測表明，海洋中漂浮的垃圾可能超過171萬億件。

海洋中的小垃圾碎片可能會被海洋動物吞食。如果它們留在動物體內，就可能成為感染源，或者隨著小動物被大動物吞食而在食物鏈中進一步傳播。較大的海洋垃圾碎片可能會影響航運——每年大約有1萬個海運集裝箱墜入大海。

機器人可以幫助識別這些垃圾，甚至將其從海洋中清除，但機器人也有侷限性。

河流巡查

垃圾清理水上機器人（aquabots）的部署受到限制，主要是由於缺乏資金，但有幾個著名的例子。首先是水母機器人（Jellyfishbot），IEEE Spectrum刊物中稱其為“河流版的Roomba（掃地機器人，https://spectrum.ieee.org/roomba）”。一些地方政府，如加利福尼亞州的長灘，就在使用它們。

另一個例子是由荷蘭非營利組織The Ocean Cleanup開發的河流攔截器（River Interceptor，https://theoceancleanup.com/rivers/）。它固定在河流之中。當垃圾順流而下時，會沿著一個漂浮的圍柵被引導至這個太陽能驅動機器人的“嘴”部，然後透過傳送帶從水中被清除。

這兩種機器人有一些區別。水母機器人相對較小，能放進汽車後備箱，並且是遙控的。而河流攔截器則大得多，其長度和寬度大約是標準海運集裝箱的兩倍。

這些機器人在清理河流垃圾方面發揮了重要作用，因為大部分海洋垃圾是透過河流流入海洋的。

一項快速發展的技術

水上機器人（aquabots）的開發也面臨一些挑戰。一方面，並非所有垃圾都漂浮在水面上。有些沉到水底，有些則在水面下漂浮。而在水面作業的機器人無法觸及它們。

另一個挑戰是：水下的能見度可能有限。在水面下作業的機器人可能難以識別海洋垃圾。因此，大多數水下垃圾清理機器人的原型都依賴人類操作員來識別垃圾。然而，目前針對基於人工智慧（AI）的自動垃圾識別方法有大量的研究。IEEE Access上的這篇文章對該領域的研究進行了綜述，並展示了一種提高準確性的新方法（https://ieeexplore.ieee.org/document/10643453）。

IEEE高階會員Wang Gang表示：“大多數海洋垃圾機器人專案都是試點專案。我們需要梳理海洋垃圾的一些核心問題，以解決大規模清理的難題。大多數專案針對的是水面垃圾，而這只是垃圾的一部分。大多數垃圾可能在水下，比如漁網。”

我們需要水上機器人（Aquabots）來清潔海洋嗎？

海洋中的人造垃圾數量驚人。一些估計表明，到2040年垃圾量可能會翻兩番。

IEEE會員Paulo Drews指出，機器人造價昂貴。它們需要維護，還需要操作員。而且它們也需要有地方存放垃圾。

Drews說：“使用水上機器人處理垃圾是社會的一個重要發展方向。不過，隨著這項技術的發展，仍有複雜的成本問題需要考慮。機器人可以提供幫助，但人類需要儘快減少水體中的垃圾量。”

瞭解更多：海洋浩瀚無垠，海洋工程活動亦是如此。檢視IEEE TryEngineering的這些資源，有助於瞭解更多海底存在的機遇：https://tryengineering.org/explore-resources/collections/ocean-engineering/。如果你想了解海洋工程師的職業道路，可以檢視IEEE海洋工程協會（Oceanic Engineering Society）的相關內容：https://ieeeoes.org/oes-beacon/march-2022-oes-beacon/whos-who-in-the-ieee-oes-manu-ignatius/。