Bazı araştırmalara göre, dünya her yıl 350 ila 460 milyon metrik ton arasında değişen şaşırtıcı miktarlarda plastik tüketiyor. Veriler, küresel plastik üretiminin son yirmi yılda iki kattan fazla arttığını ve mevcut eğilimler devam ederse 2060 yılına kadar neredeyse üç katına çıkmasının beklendiğini gösteriyor. Gözlemciler plastik tüketimindeki bu hızlı artışın çevre ve insan sağlığı için büyük bir tehdit oluşturduğu konusunda uyarıyor. Bu korkuların ortasında, ileri teknoloji ve bilinçli çevre yönetimi arasındaki yakınlaşma ile ufukta bir umut ışığı parlıyor.
Yapay zekanın rolü
EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) ve Wageningen Üniversitesi'nden araştırmacılardan oluşan bir ekip, bu krizle mücadele etmek için öncü bir misyon üstlendi. Yakın zamanda Cell iScience dergisinde yayınlanan öncü bir çalışmada, uydu görüntülerinde yüzen plastik malzemeleri benzersiz bir doğrulukla tanımlayarak oyunun kurallarını değiştirebilecek bir yapay zeka modeli ortaya kondu. Yapay zeka yeteneklerindeki bu sıçrama, özel gemiler kullanılarak okyanusların, denizlerin ve hatta nehirlerin plastik atıklardan sistematik olarak temizlenmesine yardımcı olabilir.
Uydu görüntü yetenekleri
Avrupa Uzay Ajansı'nın Sentinel-2 uydu görüntüleri her iki ila beş günde bir dünyanın dört bir yanındaki kıyı bölgelerini yakalıyor. Boyutları terabaytları bulan bu devasa veri, yapay zeka modellerinin mümkün kıldığı otomatik analiz gerektiriyor. Araştırma ekibi, oşinograflar ve uzaktan algılama uzmanlarıyla işbirliği içinde, dünyanın dört bir yanından gelen uydu görüntülerindeki birkaç bin deniz enkazı örneğinden oluşan bir veri tabanı oluşturdu. Bu örnekler, sorunu nasıl "göreceğini" öğretmeye benzer bir süreç olan yapay zeka modelini plastik döküntüleri tanıması için eğitmenin temelini oluşturdu.
Bu yenilikçi yaklaşım, veri merkezli yapay zeka ilkelerini, uzmanların manuel açıklamalarını görüntülerde görünen belirli enkazlarla eşleştiren bilgisayarla görme algoritmalarıyla harmanlıyor.
Beklenen sonuçlar
Araştırmacılar, Sentinel-2 uydu görüntülerindeki her piksel için enkaz varlığı olasılığını tahmin eden sağlam bir deniz enkazı tespit modeli hedefliyor. Bu model, tahmin doğruluğunu artıran sofistike bir eğitim yaklaşımından yararlanarak önceki yöntemlerden daha iyi performans gösteriyor. Bulut örtüsü ve atmosferik sis gibi zorlu hava koşullarıyla karşılaşıldığında bile dedektör doğruluğunu koruyor; bu da plastik enkazın olumsuz koşullar altında bile tespit edilebilmesini sağlayan önemli bir başarı.
Plastik enkaz arıtımı
Özellikle plastikler yağmur ve sellerden sonra sıklıkla açık sulara karıştığından ve güvenilir tanımlama yöntemlerine acil ihtiyaç duyulduğundan, deniz çöpleri arasında plastiklerin doğru bir şekilde tespit edilmesinin önemi abartılamaz. Bunun çarpıcı bir örneği, 11 Nisan 2022'de Güney Afrika'nın Durban kentinde meydana gelen ve yaklaşık 400 kişinin ölümüne, ev ve iş yerlerinde büyük hasara yol açan sel felaketinin ardından yaşandı. Yağmur tufanı aynı zamanda nehirlerin taşmasına neden olarak daha önce görülmemiş miktarda çöpü şehrin limanına ve dolayısıyla açık Hint Okyanusu'na taşımıştır.
Uydu görüntülerinde, bulutların içinde yüzen bu nesneleri geleneksel kırmızı, yeşil ve mavi kanalları kullanarak ayırt etmek zor olabilir. Ancak, yakın kızılötesi ışık da dahil olmak üzere alternatif spektral kanallara geçerek bunları ayırt etmek mümkün hale gelir.
Bu yapay zeka tespit modeli, deniz enkazı tahminini geliştirmenin yanı sıra, yeteneklerini küp nanosatellitlerden elde edilen PlanetScope görüntülerini de içerecek şekilde genişletmektedir. Haftalık Sentinel-2 verilerinin günlük PlanetScope alımları ile birleştirilmesi, sürekli günlük izlemeye yönelik boşluğu doldurmak için umut vaat ediyor. PlanetScope ve Sentinel-2 tarafından sağlanan ve aynı deniz enkazını yaklaşık olarak aynı zamanda iki farklı konumdan yakalayan ikili perspektif, rüzgarlardan ve okyanus akıntılarından etkilenen sürüklenme modelleri hakkında değerli bilgiler sağlar.
Daha temiz bir geleceğe öncülük etmek
Prof. Dr. Mark Ruswurm, Prof. Dr. Tim van Emmerik ve Hollanda'daki Okyanus Temizleme Örgütü'nden ortaklarla iş birliği içinde daha fazla olasılığı keşfetmeye hazırlandığı için yolculuk burada bitmiyor. Hepsinin amacı, sürekli uydu görüntüleri aracılığıyla deniz enkazının takibini geliştirmek. Bu çaba, ETH Zürih ve EPFL üniversiteleri arasında ortak bir girişim olan İsviçre Veri Bilimi Merkezi ile işbirliği içinde yürütülen Plastik Tespiti için Yapay Zeka projesinden kaynaklanıyor. Teknolojik beceriyi çevre bilinciyle birleştirerek daha temiz okyanuslara ve daha sağlıklı bir gezegene yaklaşıyoruz.
