A RACCOGLIERE E DIFFERENZIARE I RIFIUTI ABBANDONATI CI PENSERÀ L’IA

Un gruppo di ricercatori ha sviluppato un sistema per la classificazione automatica di immagini in grado di riconoscere i rifiuti nell’ambiente in cui sono stati abbandonati. L’intelligenza artificiale in soccorso dell’ambiente.

AMBIENTE
Alessio Ramaccioni
A RACCOGLIERE E DIFFERENZIARE I RIFIUTI ABBANDONATI CI PENSERÀ L’IA

Un gruppo di ricercatori ha sviluppato un sistema per la classificazione automatica di immagini in grado di riconoscere i rifiuti nell’ambiente in cui sono stati abbandonati. L’intelligenza artificiale in soccorso dell’ambiente.

Rifiuti abbandonati e dispersi in aree dismesse, verdi e addirittura protette; oppure accanto ai cassonetti, per le vie e le piazze delle città: un problema ormai diffuso e difficile da gestire per tante amministrazioni comunali in tutta Italia. Una soluzione – che guarda con forza al futuro – potrebbe arrivare grazie agli sforzi dei ricercatori del dipartimento dell’Ingegneria dell’Impresa “Mario Lucertini” dell’Università di Tor Vergata, che hanno messo a punto un sistema basato sull’Intelligenza Artificiale in grado di riconoscere i rifiuti dispersi nell’ambiente, classificarli e differenziarli.

Si tratta del progetto BackRep, descritto nella ricerca “Data Augmentation Using Background Replacement for Automated Sorting of Littered Waste”, condotta dall’Università degli Studi di Roma Tor Vergata e pubblicata sulla rivista internazionale Mdpi: uno studio che ha come obiettivo principale quello di costruire sistemi di smistamento automatico dei rifiuti per identificare e classificare i rifiuti gettati in natura. Le ricerche sulla raccolta automatizzata dei rifiuti (Automated Waste Sorting) stanno contribuendo notevolmente a rendere più efficiente l’intero processo di riciclaggio, lasciando però irrisolta una questione assolutamente rilevante: la gestione, appunto, della grande quantità di rifiuti che viene dispersa nell’ambiente invece di essere raccolta correttamente. I ricercatori di Tor Vergata hanno sviluppato un sistema per la classificazione automatica di immagini – che è stato chiamato BackRep – in grado di riconoscere i rifiuti nell’ambiente in cui sono stati abbandonati. Il modello utilizza una procedura di aumento di dati per reti neurali e per algoritmi di Intelligenza Artificiale che consente a BackRep di riconoscere letteralmente i rifiuti nell’ambiente in cui sono stati abbandonati.

“BackRep espande i set di dati esistenti ritagliando i rifiuti solidi in immagini scattate su uno sfondo uniforme (bianco) e sovrapponendoli a sfondi più realistici.” spiega Fabio Massimo Zanzotto, autore della ricerca e docente di Natural Language processing presso l’Università degli Studi di Roma Tor Vergata, oltre che coordinatore del centro di ricerca interdipartimentale Artificial Intelligence Research su Linguaggio, Conoscenza e Cognizione (Clak) nel dipartimento di Ingegneria dell’impresa della seconda Università di Roma. La ricerca è stata portata avanti con la collaborazione di Arianna Patrizi, studentessa del corso di laurea magistrale in Informatica a Tor Vergata e del professor Giorgio Gambosi, del dipartimento di Ingegneria dell’Impresa.

Lo studio, che ha potuto in parte contare su un finanziamento di Inail, Istituto Nazionale Assicurazione Infortuni sul Lavoro, ha contribuito alla realizzazione di un sistema di informazione su parchi avventura e ambienti non-wild che prevede una parte di analisi delle immagini. “Per sperimentare la nostra procedura di aumento dei dati – spiega Arianna Patrizi – abbiamo prodotto un nuovo set di dati in ambienti realistici (Littered Waste Testset) e abbiamo osservato che i riconoscitori di rifiuti “addestrati” sui dati aumentati superano quelli addestrati sui set di dati esistenti. La procedura di aumento dei dati che abbiamo adottato sembra essere, dunque, un approccio praticabile per supportare lo sviluppo di riconoscitori di rifiuti per ambienti urbani e selvaggi”.

Il Littered Waste Testset è un nuovo set di dati per classificare i rifiuti composto da 114 immagini classificate secondo le categorie del dataset CompostNet, uno tra i primi sistemi di classificazione automatica dei rifiuti tramite immagini, che utilizza una rete neurale per identificare differenti tipi di rifiuti compostabili e riciclabili. Come è stato sviluppato il progetto? Un gruppo di volontari ha scattato le foto in contesti domestici ed esterni con diversi tipi di sfondi e luci. Il gruppo ha utilizzato la fotocamera del telefono e le immagini sono state quindi ridimensionate a 500 × 400 pixel. La distribuzione delle classi di rifiuti è stata determinata dai volontari: si tratta di rifiuti trovati nell’ambiente urbano ed all’interno delle loro case. Ai volontari è stato chiesto di produrre almeno dieci campioni per classe.

“I sistemi finora in uso sono in grado di classificare i rifiuti soltanto sullo sfondo omogeneo di nastri trasportatori. Il nostro sistema – aggiunge Zanzotto – è in grado di classificare i rifiuti dove si trovano. Quindi, potrebbe in futuro equipaggiare robot che possono essere possono essere utilizzati per pulire boschi, foreste, coste e ambienti urbani rimuovendo i macrorifiuti. BackRep è un modello generale di aumento dei dati che può essere utilizzato per diverse attività di riconoscimento delle immagini e aprire un interessante filone di ricerca“. L’utilizzo dell’Intelligenza Artificiale potrebbe quindi avere una inattesa applicazione nell’ambito della gestione del ciclo dei rifiuti, settore che rappresenta in moltissimi casi uno dei “talloni d’Achille” della gestione virtuosa dell’ambiente e dell’applicazione di modelli di economia circolare. I rifiuti gettati e dispersi sui territori escono inevitabilmente dai percorsi di riciclo e riutilizzo, rappresentando non solo un danno per l’ecosistema, ma anche una potenziale perdita economica, oltre che un costo economico e sociale: quello della bonifica delle discariche abusive e delle aree su cui vengono gettati i rifiuti e i danni ambientali e alla salute della popolazione che spesso queste situazioni determinano. La ricerca dell’Università di Tor Vergata rappresenta indubbiamente un importante contributo alla gestione di questo particolare aspetto della tutela dell’ambiente.