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„Mit Künstlicher Intelligenz helfen wir, die Flüsse von Plastik zu befreien“

Künstliche Intelligenz macht unser CollectiX beim Müllsammeln besonders effizient. Entwickelt wurde der Algorithmus „APLASTIC-Q“ am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI).

Im Interview erzählt Entwickler Mattis Wolf, was die Technologie so einzigartig macht, wie der Algorithmus Rückschlüsse auf die Ursache zulässt – und weshalb Drohnen dabei so wichtig sind.

 

  • Lieber Mattis Wolf, im Sommer 2020 waren wir mit dem von euch entwickelten Algorithmus „APLASTIC–Q“ in der Slowakei im Einsatz. Wie genau kann man sich Künstlicher Intelligenz (KI) auf einem Müllsammelboot vorstellen?

Wolf: Der große Vorteil dieser Technik ist der Effizienzgewinn, auch beim Aufräumen von Plastik. Kameras auf dem Müllsammelboot und Kameradrohnen in der Umgebung liefern ein Bild, womit wir es zu tun haben: Schwimmen hier viel PET-Flaschen im Wasser? Oder sind es vor allem LDPE-Taschen? Wie viel organisches Material – zum Beispiel totes Holz – mischt sich unter den Müll? Das erfassen wir, um so das Sortieren zu erleichtern und die Ursache des Mülls besser ausfindig zu machen.

  • Wie genau kann der Algorithmus solche Details aus der großen Masse erkennen?

Wolf: Wir analysieren Bilder schrittweise durch zwei „Convolutional Neuronal Networks“: das sind neuronale Netze, die besonders gut bei der Bildverarbeitung funktionieren. Das erste neuronale Netz analysiert, ob die Bildkacheln Müll enthalten oder nicht. Wenn ja, schätzt die KI die Anzahl der Objekte. Wenn nicht, registriert sie, was stattdessen zu sehen ist – beispielsweise Wasser, Vegetation oder Holz. Dann kommt das zweite neuronale Netz ins Spiel und wertet die Kacheln die das erste Netz bereits mit „Müll“ klassifiziert hat in einer feineren Auflösung aus. Sie klassifiziert die Bilder dann in verschiedene Mülltypen, also zum Beispiel PET-Flaschen oder Essensverpackungen aus Styropor. Das ist nämlich bei der späteren effizienten Verwertung des Plastikmülls besonders wichtig.

  • Welche Ergebnisse förderte die Auswertung zutage, die wir ohne den Algorithmus nur schwer oder gar nicht bekommen hätten?

Wolf: Zunächst einmal konnten wir das Ausmaß an Müll in Zahlen festhalten, was für spätere Einsätze von großem Wert ist. Ein besonderes Ergebnis war die Müllzusammensetzung in der Hron. Wenn man als Mensch dorthin schaut, sieht es zunächst genauso aus wie in asiatischen Flüssen aus. Doch die Ergebnisse haben uns gezeigt, dass es hier teilweise große Unterschiede gibt.

Entscheidend sind die Kacheln: Der Algorithmus erkennt anhand der Drohnenbilder, wie viel und welcher Müll im Fluss schwimmt.

  • Worin liegen die Unterschiede?

Wolf: In europäischen Flüssen deutet sich an, dass hier vielmehr Holz vermischt etwa mit Flaschen schwimmen, während in asiatischen Flüssen vor allem Nahrungsmittelverpackungen häufig sind. Für das Trainieren der Künstlichen Intelligenz sind das „gute“ Voraussetzungen – je vielfältiger die Daten, desto besser. Und auch die unterschiedlichen Lichtverhältnisse sind hilfreich. Während in der Slowakei zu dem Zeitpunkt sehr viele Wolken am Himmel waren, hatten wir in Südostasien nahe dem Äquator sehr starkes Licht. Das stellt den Algorithmus vor neue Herausforderungen, weil die Bilder anders aussehen.

  • Ihr wart also schon in Asien im Einsatz?

Wolf: „APLASTIC-Q“ haben wir im Rahmen eines von der Weltbank geförderten Projekts entwickelt und erstmals in Kambodscha als Pilot eingesetzt. Dort haben wir Drohnenbilder von Flüssen, Stränden und städtischen Kanälen auf Müll und Mülltypen analysiert. Weitere Projekte Weltbank-Projekte in den Philippinen, in Vietnam und in Myanmar bauen nun darauf auf. Die Ergebnisse von APLASTIC-Q werden besser: wenn die KI auf mehr Daten trainiert wurde, so wird sie leistungsfähiger, weil sie aus den Daten lernt.

  • Auch wir werden bald auf asiatischen Flüssen aufräumen und „APLASTIC-Q“ einsetzen – und dank eurer Technik einer der ersten sein, die so nicht nur aufräumen, sondern auch auf lokale Unternehmen zugehen können, um Präventionsmaßnahmen zu etablieren. Ist eure Technik also eine der ersten ihrer Art?

Wolf: Nun, wir haben das Rad nicht neu erfunden, Künstliche Intelligenz gibt es schon seit Jahrzehnten. Vergleichsweise neu ist aber der Ansatz, eine zweistufige KI für Drohnenbilder einzusetzen. Es gibt glücklicherweise auch andere Wissenschaftler, die Algorithmen zur Plastikmülldetektion entwickeln. Bisherige Ansätze haben sich vor allem auf herumliegenden Müll an Stränden fokussiert. Doch gerade bei dichtem und sehr unterschiedlichem Müll, wie es in Flüssen häufig der Fall ist, sticht unser Algorithmus hervor.