Главная Работы на конкурс Предметное образование Технические дисциплины Проект «Нейросеть — классификатор мусора на изображениях»

Проект «Нейросеть — классификатор мусора на изображениях»

Автор: Обухов Сергей Дмитриевич

Место работы/учебы (аффилиация): МБОУ "Лицей "МОК №2", г. Воронеж, 9 класс

Научный руководитель: Полякова Елена Георгиевна, учитель информатики

Актуальность проекта. Экологическая проблема – это изменение природной среды из-за антропогенных воздействий или стихийных бедствий, ведущее к нарушению структуры и функционирования природы. В современном мире существует множество экологических проблем, вызванных человеческой деятельностью. Большинство из них ещё не оказывают какого-либо заметного влияния на нашу жизнь. Но, безусловно, все экологические проблемы нуждаются в решении, ведь от этого зависит сама возможность существования человечества на Земле. Именно поэтому поиск способов решения различных экологических проблем стал одной из самых важных и актуальных проблем XXI века.

Многие экологические проблемы напрямую связаны с неправильной утилизацией огромного количества отходов. Так, например, множество мусорных свалок по всему миру вызывает загрязнение почвы, воды и воздуха; бездумная утилизация отходов заставляет производителей постоянно использовать новое сырьё, что приводит к нехватке природных ресурсов; разложение некоторых классов отходов на свалках влияет на изменение климата и здоровье людей и т.д. Эти и многие другие проблемы решает разделение мусора по классам и дальнейшая его переработка. Данный метод позволяет уменьшить загрязнение окружающей среды, сократить объём складируемого на свалках мусора, снизить потребление природных ресурсов за счёт использования переработанных отходов в качестве вторсырья и улучшить как экологическую, так и экономическую обстановку в мире в целом.

К сожалению, несмотря на неоспоримые плюсы разделения отходов, на данный момент сортировать и перерабатывать мусор должным образом получается только у небольшого количества самых развитых стран мира. Большинство же (в том числе и Россия) пока что только пытаются реализовать этот подход к утилизации. Например, в нашей стране перерабатывается менее 10% твёрдых бытовых отходов. Остальные 90% гниют на полигонах (суммарная площадь которых составляет около 4 миллионов гектаров), занимая свободное место и отравляя окружающую среду. Такая же ситуация наблюдается и во многих других странах. Это вызвано рядом причин, среди которых:

  • Высокая стоимость (от 10 до 50 тысяч долларов) специального оборудования для сортировки мусора (гиперспектральных камер, грохотов, сепараторов и др.), что отталкивает предпринимателей и инвесторов от этой сферы.
  • Нежелание людей разделять бытовой мусор самостоятельно вследствие неосведомлённости о пользе этого метода для человечества.
  • Наличие огромного количества мусорных контейнеров без разделения отходов на классы, где пригодный для повторного использования мусор смешивается с непригодным и теряет возможность быть переработанным.
  • Нежелание людей работать в плохих условиях на мусороперерабатывающих заводах, где на данный момент ручная сортировка отходов не имеет альтернатив.

Использование передовых технологий нейросетей и компьютерного зрения на мусороперерабатывающих предприятиях может почти полностью автоматизировать сортировку отходов, что приведёт к увеличению как качества, так и скорости этого процесса. Также применение нейросетей значительно снизит размер вложений, необходимых для содержания предприятия по сортировке мусора, за счёт практически полного отсутствия сотрудников и более дешёвого оборудования. Другой способ сортировки мусора с применением компьютерного зрения и нейросетей – это замена обычных мусорных баков на «умные» урны с автоматической сортировкой отходов по классам. Таким образом, мусор будет сортироваться ещё на этапе сбора и накопления отходов. Оба этих способа в будущем могут привести к увеличению доли сортируемых отходов вплоть до 100%, что положительно скажется на экологии и экономике. В этом и заключается актуальность моей проектной работы. Также мой проект актуален из-за того, что в нём применяется очень актуальная в наши дни технология нейросетей. Уже сейчас существуют такие нейронные сети, способные лишить миллионы квалифицированных специалистов работы, ведь искусственный интеллект выполняет работу лучше и быстрее людей. Поэтому потенциал развития этой технологии в будущем практически безграничен.

Цель проекта: создание нейросети, способной определять тип представленного на изображении мусора (гофрокартон, электронные отходы, стекло, медицинские отходы, металл, бумага или пластик).

Задачи:

  1. Ознакомиться с информацией о сортировке мусора.
  2. Изучить основные принципы работы нейронных сетей (в частности, свёрточных CNN).
  3. Подготовить исходный набор данных с фотографиями различных типов мусора для обучения нейросети.
  4. Разработать архитектуру нейросети.
  5. Обучить модель нейросети на исходном наборе данных.
  6. Опробовать нейросеть на практике и создать для неё пользовательский интерфейс.

Результат реализации проекта. Разработано исправно функционирующее компьютерное приложение «Классификатор мусора» со встроенной в него нейросетью, которое способно определять тип мусора, представленного на изображении (гофрокартон, электронные отходы, стекло, медицинские отходы, металл, бумага или пластик). В дальнейшем я планирую добавить в нейросеть новые типы определяемого мусора (пищевые отходы, текстиль, резина и др.), а также повысить точность работы нейросети путём переобучения нейросети на более обширном датасете с большим количеством фотографий.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Смотреть похожие работы

Выпускная квалификационная работа «Разработка программного модуля для определения зон роста биологического объекта с применением машинного обучения»

Автоматизация научных исследований играет ключевую роль в современном мире, ускоряя процесс получения и анализа данных, повышая точность и качество результатов, а также обеспечивая возможность более глубокого анализа и предсказаний. С развитием техно…

Инженерный проект «Регулируемые утяжелители»

Для людей любящих бегать и заниматься спортивной гимнастикой по утрам, существует довольно существенная проблема невозможности смены веса утяжелителей. Например: вчера ты чутка перестарался и у тебя болят мышцы, а тренироваться нужно, по итогу ты либ…

Презентация «Силиконовые накладки на грипсы для электросамокатов»

История создания накладок для ручек электронных самокатов MTS YURENT началась с желания улучшить комфорт и безопасность пользователей электросамокатов. Команда инженеров и дизайнеров компании MTS YURENT провела исследования, опросы и тестирования, чт…

Презентация «Разработка и апробация электронных интерактивных (компьютерных) тренажеров»

Актуальность проекта. Одной из важнейших задач обучения является формирование основных предметных учебных навыков, многие из которых должны быть доведены до автоматизма. Такой технологией обучения, позволяющей успешно решить эту задачу, являются элек…

Презентация «Справочник активностей ПсковГУ»

В медиаполе ПсковГУ до сих пор нет никакой группы Вконтакте, которая бы объединяла в себе активности ВУЗа. Исключением является Бот в Telegram, но в нём виды досуговой деятельности не разделены на отдельные группы (спорт, наука, творчество и т.п.). Т…

Проект «Легенды и мифы уникальных гор Якутии»

Большую часть Республики Саха (Якутия) занимают горы и плоскогорья, которые являются главными природными богатствами. Они поражают не только своими размерами, но красотой и разнообразием: это альпийские поля предгорий, горные тундры, безлесные гольцы…

Мероприятие завершено

Конкурс, в котором работа участвует

Направление

Форма представления работы

Ключевые слова

Дата публикации работы

15.05.2023