自由放养的里索氏海豚（Grampus griseus）在塑料垃圾中游泳。资料来源：Massimiliano Rosso为Maelstrom H2020项目提供。

许多人都喜欢去海边，不管是为了享受令人振奋的游泳带来的身体上的好处，还是仅仅为了在海滩上放松，晒晒太阳。但是，这些简单的生活的乐趣很容易被垃圾的存在所破坏，如果持续下去，会对当地的环境和经济产生严重的负面影响。

如果你在2021年9月碰巧在克罗地亚杜布罗夫尼克的海岸附近，你可能已经发现了两个机器人在海底搜寻碎片。在这个由两个人组成的团队中，一个已经接受了识别废物的训练，另一个则被训练成在篮子里收集废物。这些机器人正开始执行它们的首次任务，并首次在真实环境中接受测试，以衡量它们执行某些任务的能力，如识别垃圾和在水下操纵。荷兰代尔夫特理工大学教授、SeaClear项目协调员巴特-德-舒特博士说："我们认为，我们的项目是第一个用机器人自动收集水下垃圾的项目。"

德舒特博士说："这些机器人是正在开发的清理水下垃圾的新创新的一个例子。海洋被认为包含了2200万到6600万吨的垃圾，这些垃圾在不同的地区有不同的类型，其中大约94%的垃圾位于海床上。例如，渔民丢弃的渔具，如渔网，在一些沿海地区很普遍，而塑料和玻璃瓶则大多出现在其他地区。我们有时还看到建筑材料（在水中），如混凝土块或轮胎和汽车电池。"

意大利威尼斯海洋科学研究所-国家研究委员会（ISMAR-CNR）的研究员、漩涡项目的协调人Fantina Madricardo博士说："当垃圾进入海洋时，它可以被水流带到世界的不同地方，甚至污染偏远地区。如果海洋动物吞下垃圾或被困在其中，它们会受到影响，而如果微小的碎片最终进入我们的食物，人类的健康也会受到威胁。这是一个非常严重的问题，我们需要加以解决。"

德舒特博士说："目前在一些海洋区域部署了人类潜水员来捡拾废物，但这并不是一个理想的解决方案。但是有经验的潜水员可能很难找到，同时他们在水下的时间也受到空气供应的限制。有些区域也可能对人类不安全，比如说由于污染的原因。这些都是我们正在开发的自动系统可以克服的方面，（它）将比目前基于人类潜水员的解决方案更有效、更经济、更安全。"

一支寻找垃圾的机器人队伍

德舒特博士和他的团队正在为SeaClear项目建立一个系统的原型，该系统由四个机器人组成。

一个水下机器人将负责寻找垃圾，通过冒险接近海底，使用相机和声纳进行特写扫描。当海水清澈时，无人机还将通过在感兴趣的区域上空飞行来帮助搜索垃圾，而在浑浊的区域，它将留意船只等障碍物。该系统将能够通过人工智能区分垃圾和海底的其他物品，如动物和海草。一个算法将被训练成它可能遇到的物品的图像，包括塑料瓶和鱼，这样它就能学会辨别它们并识别垃圾。

德舒特博士说："垃圾收集工作将由第二个水下机器人负责，它将捡起由其同伴映射出来的物品。它配备了一个抓取器和一个抽吸装置，它将收集垃圾碎片并将它们放入一个放置在海底的系绳篮子里，随后将被带到水面。我们在杜布罗夫尼克附近做了一些初步测试，其中一个塑料瓶被故意放置，我们用抓取器机器人收集它。我们将有更多的实验，我们将尝试在更困难的情况下识别更多的垃圾，然后用机器人收集它们。"

对水下清理的影响

德舒特博士和他的同事们认为，他们的系统最终将能够检测到海底高达90%的垃圾，并收集大约80%的它所识别的垃圾。这符合欧盟在2030年前恢复我们的海洋和水域任务的一些目标，该任务旨在通过减少海上的垃圾来消除污染和恢复海洋生态系统。

SeaClear的ROV TORTUGA被称为 "清洁工 "机器人。它从海底收集垃圾。资料来源：SeaClear

德舒特博士说："当该项目在2023年底结束时，该团队预计在未来5到7年内出售大约10个他们的自动化系统。他们认为沿海地区的地方政府会对此感兴趣，特别是在旅游区，而公司也可能对购买该系统并提供清理服务或出租机器人感兴趣。这是我们正在关注的两个主要方向。"

瞄准垃圾的热点地区

马德里卡多博士说："另一个团队也在开发一个机器人系统来处理海底的垃圾，作为漩涡项目的一部分。然而，他们的第一步是确定水下垃圾堆积的热点地区，以便他们知道应该在哪里部署机器人。不同的因素，如水流，特定的废弃物品下沉的速度，以及水下特征，如峡谷，都会影响到垃圾会聚集的地方。我们正在开发一个数学模型，可以预测垃圾的最终去向。"

他们的机器人系统正在威尼斯附近进行测试，该系统由一个带有八根电缆的浮动平台组成，这些电缆与一个移动机器人相连，该机器人将在其下方的海底移动，根据垃圾的大小，使用抓取器、钩子或吸力装置，将废物收集在一个盒子里。机器人的位置和方向可以通过调整电缆的长度和张力来控制，最初将由平台上的人操作。然而，利用人工智能，该机器人将学会识别物体，并最终能够独立运作。

水下垃圾的再利用

马德里卡多博士和她的同事们还旨在回收所有被捡到的垃圾。第二个机器人将负责对回收的垃圾进行分类，并根据它的材质进行分类，如有机材料、塑料或纺织品。然后，该项目将与从事材料回收的工业伙伴合作，改造他们所回收的东西。

肮脏和混合的废塑料很难回收，因此该团队使用了在早期marGnet项目下开发的便携式热解工厂，将废塑料变成燃料，为他们的清除技术提供动力。这符合欧盟向循环经济发展的目标，即现有产品和材料尽可能长时间地被重新利用，这是欧洲绿色交易和塑料战略的一部分。马德里卡多博士说："我们想证明，你真的可以尝试回收一切，这并不容易。"

利用气泡来清理河流

马德里卡多博士和她的同事们还在开发第二项技术，重点是清除漂浮在河流中的垃圾，以便在它们进入海洋之前就能被拦截。一个被称为 "气泡屏障 "的气泡幕将通过泵送空气通过一个放置在河底的穿孔管来形成，这将产生一个向上的电流，将垃圾引向表面，并最终引向河岸，在那里将其收集。

该系统已经在荷兰的运河中进行了测试，目前正在葡萄牙波尔图北部的一条河流中进行试验，预计将于6月在那里实施。马德里卡多博士说："这是一个简单的想法，不会对（船只）航行产生影响，我们相信它也不会对动物群产生负面影响，但我们将检查这一点。"

尽管新技术将有助于解决水下垃圾问题，但马德里卡多博士和她的团队也旨在减少最终进入水体的废物数量。因此，"漩涡 "项目涉及外展工作，如有组织的沿海清洁运动，以告知并让公民了解他们可以做什么来限制海洋垃圾。马德里卡多博士说："我们真的相信，（社会）需要一种改变，有一些技术（可用），但我们也需要做出集体努力来解决这个问题。"