Как искусственный интеллект помогает сортировать мусор

Компания «ЭкоПоинт» разрабатывает аппараты с использованием искусственного интеллекта для сбора отходов, которые можно вторично переработать. Устройства принимают ПЭТ-бутылки и алюминиевые банки поштучно, а макулатуру (картон, бумагу, газеты, книги и журналы) по весу. Нейросеть распознаёт тип материала, его качество и количество, после чего рассчитывает стоимость вторсырья. При правильной подготовке предмета к утилизации тариф будет максимально выгодным. Пользователю перечисляют денежное вознаграждение по номеру телефона через систему быстрых платежей. Заполненность аппарата контролируется дистанционно, оповещения приходят в мессенджер или личный кабинет.

В интервью циклу «Страну меняют люди» Антон Турченко рассказал, как IT-разработчики занялись экологическим бизнесом, как искусственный интеллект пытаются обмануть школьники и что происходит с мусором после сортировки.

— Наша компания разрабатывает и производит аппараты для приема вторсырья у населения. Люди сдают в них макулатуру, ПЭТ-бутылки и алюминиевые банки, а взамен получают деньги на банковский счет. Точнее пользователи зарабатывают бонусные баллы, которые в дальнейшем автоматически конвертируются в деньги после определенной суммы. Эта система не только мотивирует сдавать больше вторсырья, но и позволяет владельцам аппаратов экономить на транзакциях. Если сразу платить за каждую банку, комиссионные издержки могут быть большими.

Пользоваться аппаратами легко. Нужно подойти к нему, нажать на сенсорном экране кнопку «Сдать вторсырьё», ввести номер мобильного телефона и выбрать банк, на счет в котором придёт денежное вознаграждение. Дальше пользователь выбирает тип вторсырья.

После этого открывается дверца загрузочного модуля: отсек с платформой габаритами 50 см в ширину, 50 см в глубину и 30 см в высоту внешне напоминает ячейку от постамата или дверцу микроволновой печи. В ячейку нужно поместить вторсырье.

Можно загрузить всё разом — макулатуру, пластиковые бутылки, алюминиевые банки, но тогда тариф будет минимальный — просто по весу. Можно всё отсортировать: отдельно загрузить книги и журналы, газеты, бумагу, картон. Это облегчит задачу для нейронки, соответственно будет выгоднее пользователю.

В отсек встроены датчик веса и видеокамера, которая в связке с нейросетью определяет тип вторсырья и степень его пригодности для переработки — за грязную тару или несмятую бутылку аппарат заплатит меньше. Причём пользователь сразу видит на экране аппарата как система оценила качество сырья, которое он сдаёт. Камера передаёт изображение с платформы, а нейросеть маркирует предметы разными цветами.

У нас действует «Правило светофора». Зеленый цвет обозначает идеально подготовленное вторсырье. Желтый — принимаемое вторсырьё, но подготовленное некорректно. Система примет вторсырье, но заплатит 50% от тарифа. В случае тары — это несмятая бутылка или банка. Красный цвет указывает на объекты, которые автомат не примет. К таким относятся бутылки кислотно-зелёного цвета или из непросвечиваемого пластика. Инструкция о том, что можно и нельзя сдавать, есть на каждом аппарате.

Система дает пользователю время на то, чтобы открыть отсек и забрать непригодный для переработки мусор. Если человек этого не сделает, то вознаграждение вообще не получит. Например, при загрузке в автомат 10 пластиковых бутылок и хотя бы одной бутылки из-под растительного масла система ничего не заплатит.

Помимо сортировки мы просим сдавать макулатуру, размеры которой не превышают габариты загрузочного модуля, иначе платформу может заклинить.

Но проблема в том, что сложенный картон расправляется и может застрять внутри при сбросе. Сейчас мы доработали программную часть — аппарат не примет объект, если поймет, что он больше допустимых размеров.

— Что самое необычное вам пытались сдать?

— Много чего пытались.

Наши лучшие тестировщики — школьники. Они пробовали по-всякому обмануть систему, например, прятали в картонную коробку кирпичи или камни, чтобы прибавить вес для макулатуры. Но мы легко отрабатываем такие случаи. Если система детектирует аномалию, то никаких выплат не будет.

Дети также приклеивали бутылку прозрачным скотчем к платформе. Нейросеть распознавала её как сдаваемую тару, но липкую ленту не замечала, потому что она была снизу. Затем аппарат производил сброс, система начисляла деньги за сданную бутылку, которая на самом деле оставалась на платформе.

На самом деле детям я очень благодарен, потому что они «подсветили» достаточно большое количество сценариев, которые мы изначально не учли и которые позволили нам доработать программную часть.

Ещё интересная история была весной этого года, когда кто-то скинул множество листовок «Гринпис». Мы часть из них даже сохранили, потому что интересно было читать, какие-то факты об экологии хотим потом у себя использовать.

Люди иногда сдавали обложки от книг без внутреннего блока со страницами, но по весу система определяла это. Выбрасывали коробку из-под торта, которую аппарат воспринял как макулатуру. Но такие ситуации помогают совершенствовать наши устройства. Сейчас точность нашей системы 97%.

В начале еще приносили пластиковые стаканчики или контейнеры из-под йогурта, которые не подходят для переработки из-за типа пластика. Часто они непрозрачные (такие не всегда принимают переработчики) или сделаны не из ПЭТ. К счастью, у нас есть номер телефона сдавшего, и мы можем отправить человеку сообщение, чтобы объяснить детали.

В будущем думаем добавить звуковое сопровождение, например, голос «Алисы» от «Яндекса» или «Маруси» от «Вконтакте», и возможно голосовое управление. Это поможет людям с ограниченными возможностями сдавать вторсырьё, не используя экран, установленный на нашем аппарате.

— Помните, как вам первый раз пришла идея заняться этим бизнесом?

— Всего нас в компании три основателя, каждый — выходец из IT-сферы: Ильдар Мухаметжанов, Александр Бостон и я, Антон Турченко. Мы объединили наши сильные стороны: Александр — с талантом генерировать идеи и видеть конечную выгоду для бизнеса, Ильдар — хороший разработчик, ответственный за техническое развитие продукта, и я — в большей степени занимаюсь маркетингом, продажами, операционным управлением, а также участвую в создании дорожной карты разработки.

До этого, кстати, я порядка 7 лет работал в области государственной поддержки стартапов. В Нижнем Новгороде занимался развитием бизнес-инкубатора, который теперь стал управляющей компанией технопарка. После перешел в сегмент IT, работал в международных компаниях, занимаясь развитием их бизнеса за рубежом.

Идея пришла не мне, а моему бизнес-партнеру Александру. После обучения в РАНХиГС он заинтересовался переработкой вторсырья и заметил, что для юрлиц всё организовано, а вот для населения...

Есть места для сбора мусора, но часто в них надо специально ехать, потому что пунктов один-два на весь город, плюс все принимают разные фракции. Александр стал исследовать рынок и пришёл ко мне и Ильдару с идеей «ЭкоПоинта». Сначала мы отнеслись скептически, но он убедил нас подумать над этим.

Спустя пару дней я решил изучить вопрос и поискать информацию в интернете. Наткнулся на несколько исследований. Оказалось, что примерно 70% всего, что мы как жители выбрасываем в мусорный контейнер, пригодно для переработки. При этом процент извлечения полезных фракций для переработки пластика составляет всего 15%, для макулатуры — не больше 30%. Думаю, в реальности еще меньше. Я понял, что потенциал действительно хороший и сам предложил Ильдару и Саше ещё раз встретиться и обсудить тему.

Мы долго думали над названием аппарата, смотрели зарубежный опыт. Многие, вероятно, знакомы с термином «фандомат», который пришел к нам из Германии (от нем. pfandautomat, pfand — залог, депозит, automat — автомат, машина). Аппараты работают по системе залогов: они принимают только тару (пластиковые бутылки, алюминиевые банки, иногда стеклянные бутылки) по штрихкодам, но не платят живые деньги, а выдают чек на скидки в разных компаниях, начисляют баллы или экокоины.

Но, честно говоря, печать чеков мне кажется странной. Если стоит задача сберечь экологию, то зачем увеличивать бумажный мусор? К тому же, наши аппараты все-таки больше, чем фандоматы, потому что принимают не только тару, но и макулатуру, а в перспективе и другие фракции.

В западной литературе также часто встречается термин «Reverse vending machine» — оборудование обратного вендинга. Все мы знаем классические вендинговые аппараты, где можно заплатить деньги и купить шоколадку или банку газировки. Обратный вендинг — это когда вы что-то отдаете аппарату и получаете за это деньги. Ещё недавно узнал, что в ряде стран такие аппараты называют рецикломатами.

Мы также проанализировали российский опыт. Обнаружили, что есть традиционные пункты приема вторсырья. Например, в том же Нижнем Новгороде есть компания, которая принимает отходы в больших стационарных павильонах по размеру сопоставимых с 40-футовыми контейнерами. Там работает человек, причем не весь день, и платит за вторсырье преимущественно наличными. Наши же аппараты автоматизированы, работают круглосуточно и платят вознаграждение в безналичной форме.

— Сколько времени прошло от идеи до реализации?

— Изначально Саша предполагал создать MVP (от англ. Minimal Viable Product — минимально жизнеспособный продукт) и протестировать гипотезу в течение года, а потом перейти к массовому выпуску оборудования, но в реальности процесс занял вдвое больше времени.

Раньше мы занимались софтом, а здесь столкнулись с аппаратной частью. Разработали множество прототипов, потому что старались сократить затраты, убрав дорогостоящие элементы и переложив часть функций на пользователей. Допустим, решили использовать ручной пресс, а не сминать бутылки внутри аппарата.

В области электроники столкнулись с проблемой выбора камер для точного распознавания объектов. Мы пробовали использовать две камеры — сверху и сбоку, но это не сработало. Ставили камеру «рыбий глаз», но она неправильно определяла объем предмета. Тестировали разные варианты, в итоге выбрали стереокамеру Real Sence от компании Intel, но с февраля 2022 года больше не можем использовать её в серийном производстве. В итоге в сотрудничестве с ещё одной компанией резидентом Сколково мы разработали собственное решение на основе доступных китайских компонентов. Оказалось, оно даже на 25% точнее и эффективнее работает.

Что касается софта, то мы интуитивно понимали, что искусственный интеллект развивается и может решить нашу задачу, но никто из нас прежде разработкой технологий ИИ не занимался. Мы искали компанию, которая поможет с искусственным интеллектом, но подрядчика нашли с третьей попытки — не устраивало качество и темпы работы. В итоге всё-таки разработали необходимую программу, которая работает так, как мы задумывали, но на это ушло два с половиной года.

— Сколько сейчас у вас проектов?

— Сейчас одиннадцать аппаратов установлены в Нижнем Новгороде и один в Москве — его тестирует одна из крупных компаний-застройщиков. Офисные сотрудники изучают, как работает устройство, тоже пытаются его обмануть, потому что взрослые — большие дети, которые любят поиграть с такой штукой.

Мы также завершаем строительство производства в городе Володарск Нижегородской области, на территории опережающего социально-экономического развития. Это инвестиционный проект по строительству металлообрабатывающего предприятия, на котором серийно будем выпускать наши аппараты.

Буквально вчера заезжали на обратном пути из Москвы, там уже готовятся к благоустройству. Думаю, в этом месяце или начале следующего привезут оборудование. Предприятие, по нашим расчётам, будет выпускать не менее 100 аппаратов в месяц, то есть примерно 1200 в год, при работе в одну смену.

По разным оценкам, в том числе от Российского экологического оператора (структура, которая отвечает за проведение мусорной реформы в стране), потребность России в подобных устройствах — не менее 150 тысяч.

— Как люди реагируют на аппараты по сбору мусора?

Отношение у всех разное. Некоторые называют очередной мусоркой, но большинство реагирует положительно. Часто приходят сдавать вторсырье целыми семьями. Видим иногда пенсионеров.

Боялись, что не зайдет наш аппарат, установленный в парке Нижнего Новгорода, но он оказался наиболее востребованным. Конечно, людей в летний период много, к тому же, парк после реставрации, там проводится много мероприятий, посмотрим, как будет в осенне-зимний период.

— Что с вторсырьем делает владелец аппарата?

— Пока все аппараты наши. Мы их не продаем, ждем запуска завода. Примерно на год вперед уже набрали потенциальных заказов, но это предварительные договоренности. Поскольку ещё нет точной даты запуска производства, не принимаем предоплату, чтобы гарантировать выполнение обязательств.

В будущем планируем продавать аппараты, чтобы предприниматели могли зарабатывать. Наша компания производит оборудование, но не помогает с выбором места для его размещения — это ответственность покупателя. Хотя мы стремимся создать партнерскую сеть и предлагать услуги по вывозу вторсырья, это будет дополнительной опцией.

— А софт это?..

— Распознавание сдаваемого вторсырья через нейронные сети, собственный биллинг и личный кабинет владельца. Можно дистанционно настроить аппарат так, чтобы тот принимал только макулатуру или ПЭТ. Есть возможность исключать некоторые материалы, например, бутылки из-под молока или цветной пластик, потому что не все переработчики их принимают. Также можно онлайн следить за тем, работает ли аппарат, заполнен он или нет.

Если говорить о конструкции устройства, то в самой крупной модели установлен биг-бэг — мешок, похожий на тот, что используют для упаковки сахара, объемом 4,2 кубических метра.

В Нижнем Новгороде он наполняется 250 кг вторсырья, хотя итоговый вес зависит от типа материала — условный офисный архив из бумаг потянет на полтонны. Когда мешок заполняется до 70-80 процентов, владелец узнаёт об этом через телеграм-бот или личный кабинет.

Специальная машина с манипулятором забирает мешок — процесс занимает всего 10 минут. Сейчас думаем над ручной выгрузкой, но пока одному человеку это сделать сложно. Есть мысль использовать четыре мешка по одному кубу, которые можно было бы поднять.

Дальше вторсырьё отправляется на базу, где его сортируют преимущественно вручную, потому что у всех переработчиков свои требования: кто-то иногда требует разделять пластиковые бутылки по цветам.

Дальше отходы прессуют, образуются тяжелые брикеты. Когда накапливается партия весом примерно 20 тонн, её загружают в фуру и отвозят на переработку. Выбор конкретного предприятия зависит от цены — кто предложит лучшую, туда машина и повезет вторсырье. Из него впоследствии производят ручки, школьные тетради, журналы, нити для одежды, мебель, а также новые бутылки взамен переработанных.

Цель реалистична, но для её достижения важна экономическая ситуация, цены на вторичные ресурсы, курс государства, дополнительные меры поддержки, которые позволяли бы субсидировать оборудование такого типа. Я знаю, что подобные обсуждения в правительстве страны ведутся, и мы ждём, когда будут предложены меры, которые позволили бы сделать фандоматы, рецикломаты и экопункты более доступными для покупки за счет субсидий государства.

Цены на вторсырье тоже должны быть выгодными. Сейчас не совсем привлекательная ситуация на рынке. Вообще мы изначально целились на Запад с точки зрения продажи нашего оборудования, но в силу всем известных обстоятельств корректируем географию своего развития. Решили сфокусироваться на России и странах СНГ в этом году, но уже активно интересуются коллеги из других стран: Турции, Эмиратов, Китая.

В КНР высокая плотность застройки, для одного микрорайона нужно примерно 400 устройств. Обсуждали варианты сотрудничества с представителями Китая, они планируют к нам приехать и обговорить все детали. Скорее всего, будем искать локальных партнеров, которых лицензируем на изготовление наших корпусов.

— Почему вам важно заниматься этим проектом?

— Это возможность сделать что-то своё с нуля.

Мы уже практически готовы выйти на рынок и активно начинаем говорить о себе, переходим к сбору предзаказов и буквально в ближайшие месяцы начнём выпуск и продажу оборудования.

Пройти путь от идеи до производства собственного продукта — достаточно интересный опыт, такого у меня ещё не было. Я ведь на российском рынке с точки зрения бизнеса не работал, то есть я физически всегда находился здесь, но занимался развитием бизнеса за пределами страны.

— Кажется, получилось.

— Мне хочется в это верить, но я суеверный, важно сначала получить результат.

— Сами вы сортируете мусор?

— У меня дома стоят отдельные мешки для сортировки мусора. Летом мы с семьей часто пьем воду и лимонад из маленьких бутылок и банок. К сожалению, не всё ещё можно отнести в экопункт.