破解垃圾分类难题，智能分类如何实现最优解？-创新互联
如果看过郝景芳获得雨果奖的《北京折叠》，你一定会对小说中“第三空间”的设定印象深刻。
在一个按照48小时进行循环折叠的城市系统中，第一空间享有完整的24小时时间，而第二、第三空间共享翻转后的24小时，只不过第三空间只能分到从深夜到黎明仅有的8个小时。这8小时是数千万底层劳动者用来工作，也就是处理一、二空间所产生的废弃垃圾的，工作之余的一点时间用来抓紧进食、娱乐，然后再进入长达40个小时的休眠。
小说中，除了空间折叠所隐喻的阶层分化问题之外，更隐蔽地指向了现代城市的生存困境，那就是被大多数人视而不见但又重要无比的城市第二套排污系统——城市垃圾处理。
现在这一问题已经作为“一头闯入房间里大象”，执政者与城市居民再也不能假装“看不见”而把问题继续拖延下去。
去年7月1日，上海市的《生活垃圾管理条例》正式施行之后，标志着垃圾分类进入了全民“强制时代”;而今年5月1日，北京市新修订的《北京市生活垃圾管理条例》实施，并在十天后就开始新政实施后对一家超市开出9000元的第一张罚单，带有惩戒性的处罚开始执行。
今年两会期间，已经有代表提案，建议为垃圾分类制定全国统一标准，并 有垃圾分类基本法，让垃圾分类的规则标准清楚、明白，让垃圾分类相关主体有法可依。甚至有更激进的代表提议，从全国层面立法，让垃圾分类成为居民法定义务，当然也同时要求全国各地都要形成“全行业、全领域、全过程”的垃圾分类管理体系。
全国性垃圾分类立法的紧迫性确实应该提上议事日程，但是考虑到我国其实已经从很多年前、很多次地在各个重点城市都已经大力推行过垃圾分类而最终都走向失败的结果来看，仓促立法也很难保证垃圾分类会立刻收到显著成效。
垃圾分类是一项系统性的社会工程，涉及到城市管理、处理技术、制度立法乃至生活方式等方方面面，单一要素的变化都依赖其他要素的配合。因此，垃圾分类的问题似乎成为一道多项变量构成的方程组一样。
我们注意到，随着政府加大城市治理投入以及技术力量的介入，在近两年的垃圾分类的解决方案中，人工智能技术的智能分类识别、智能分拣技术的引入，成为很多人们试图破解垃圾分类难题的新方案。
那么，这些垃圾分类的智能化方案在投入使用中存在哪些难题?又该如何发挥真正的智能分类、分拣的作用?智能垃圾分类是否就是解决这一复杂方程组的最优解?
理想与现实的落差：垃圾分类的现实困境
在我们考察城市垃圾分类的现实问题前，可以参考一个理想化的范本——日本。这样我们不仅可以清晰地看到垃圾分类的整个流程环节，也能在对比中看到我们哪些地方存在着难以克服的难题。
在垃圾处理上，与大多数国家选择的专业化路径不同，日本选择了一条全民参与的路径。
日本日常生活垃圾处理的分类、运输和处理环节，涉及到政府、企业、民众、社区团体和学校教育多方参与者，并在这三个环节中发挥进行不同分工和配合。
政府是垃圾分类体系的构建者。其职能包括制定法规政策、提供资金预算和基础设施，进行监管和处理。最为细致的就在于对垃圾的分类标准、包装、收集和运输时间做了详细的规定。在执行层面也能严格按照规定执行，并对违反者给予严厉的处理。
企业是分类垃圾的运输和处理者。其职能包括垃圾处理技术研发、设备管理与运营、环保意识普及、废弃物运输和处理等角色。技术研发上，焚烧、生物降解、可再生材料等技术都属于世界领先水平。垃圾处理上，不同类型的垃圾由专门的企业负责，比如有专门处理易拉罐类企业进行回收再利用;有专门处理可燃性垃圾用于燃烧发电;有专门处理有机废物用于环保肥料;以及专门处理有害垃圾、大型垃圾分拣的企业。
社区团体是垃圾分类体系的枢纽。在日本这种被称为居民自治会的团体出现在上世纪90年代初，代表本地社区居民的利益，行使类似于我国居委会的职责。在垃圾分类上，主要起到自下而上代表居民利益，开展与政府和企业的对话;宣传和落实垃圾分类政策;协调居民和垃圾回收与处理企业之间的合作关系。
民众是这个垃圾分类体系的执行者和受益人。外出垃圾基本带回家处理，居家产生的垃圾按照标准严格认真分类和按时投放，等待回收。国民教育是这一体系建设的保证。从幼儿园起，日本小孩子就要开始接受实行垃圾分类和资源回收的教育。
正是这样日复一日严格繁琐的学习过程，才保证了日本人良好的环保素质，从而最终推动日本将垃圾分类回收的事业做到了极致。
显然，日本的垃圾分类体系，除了在回收处理环节应用了大量先进技术，其实在分类环节完全没有使用任何“智能”的方法，仅仅依靠严格的规范和民众高度的自觉，来保证这个体系的有效运转。
但作为后起之秀的消费大国，中国想要实现这种全民参与的路径，仍然存在着种种现实的阻碍。
一是消费文化处在低级阶段。我们目前正处于消费主义的扩张阶段，鼓励消费品的快速消耗，鼓励繁复包装，鼓励攀比和快速更新换代，其代价就必然是资源过度消耗和垃圾产量暴增。
二是社会心理尚未成熟。一方面是对新消费品趋之若鹜而对消费后的废弃物“避之不及”，对垃圾的去向缺乏关注和责任心;另一方面是将垃圾分类与“地位低下”和“不干不净”联系起来，无法培养正常的垃圾处理的“平常心”。
三是垃圾分类体系的落地细节不到位。推行垃圾分类的市政部门、回收企业和参与垃圾分类的居民互不信任。前者认为居民的垃圾分类不到位，为后端处理增加二次分拣的难度;后者认为垃圾分类没必要，因为经常看到分好的垃圾还是被收到一辆车里混装运走，辛苦分类没有任何效果。
四是垃圾分类低效和无序。与日本的举国推行的体系不同，我国的各方主体都只是各自完成自己的任务。与仔细分类耗时耗力相比，普通居民只需将废弃垃圾混装入桶就算完成任务，一些回收人员再从垃圾箱里对可回收物品进行初次筛检，垃圾清运部门只需将垃圾集中运走，最终在垃圾处理中心，进行低效的二次筛查，再集中焚烧、填埋。
那么，面对我国在垃圾分类上的现实问题，现有的垃圾分类的智能化解决方案到底能够解决哪些问题，我们仍然要先打上问号。
靠谱的和无效的：那些智能垃圾分类初体验
尽管AI的机器视觉和图像识别技术早已可以应用到垃圾分类这个场景中，但如果不是去年上海开始强制推行“史上最严格的垃圾分类政策”，这些智能应用却并不会“理所当然”的出现在我们的日常生活里。毕竟，这一问题在我们的各种民生问题里似乎还排不上什么位置。
而当严格的垃圾分类标准真的摆在我们每个人面前的时候，辨识生活中的各种物品成为人们首要面对的挑战。而人们自然而然想到的就是有哪些方法可以快速识别生活垃圾，帮助我们有效分类。
在垃圾识别环节，最先上线也最容易实现的就是垃圾分类识别APP。在上海新政前，BAT三家巨头就率先在各自的平台上线了各类分类小程序，包括像微信小程序“查垃圾大战”、百度的“百度AI垃圾分类”、支付宝的“垃圾分类指南”。
其中，拍照识别、AR识别、VR分类游戏能够给刚刚学习垃圾分类的用户提供新鲜有趣的体验和切实有效的帮助。但是，这一些应用仍然只是起到一本垃圾分类手册的作用，而且识别物体很多只能局限于笼统的大物件分类，而无法做到同一个物品的不同部位的拆分。
这类分类识别程序需要结合更多的知识图谱与物品细节识别的技术，将垃圾分类的细节做好，才能更好满足未来越来越严格的分类要求。
智能垃圾分类投放装置是更为复杂的一种解决方案。进入这一领域的主要是一些创业型的环保科技公司，主要解决思路就是通过对传统分类垃圾箱的改造，加入视觉、传感器等智能识别系统，来识别人们投放的垃圾。
比如，国外的一个AI垃圾分类系统Oscar，可以通过AI摄像头和显示屏，识别人们手中的物品，并告诉你如何正确投放。
国内大量的垃圾回收装置都几乎采用同样类似的思路，但是这些装置都要面对很多现实难题，比如居民的垃圾一般都是混装，现场进行拆分投放的效率很低，前期尝鲜试用可能可以，但长期坚持时间成本过高。同样，经过混装处理的垃圾很容易出现交叉污染的现象，导致AI系统不能很好的正确识别，最终也可能会导致系统失效，而增加人工分拣的成本。
根据国内一家机构统计，我国从2010年陆续推行了大大小小将近上千种“智能垃圾分类”方案，大部分项目都已处在“虎头蛇尾”的烂尾状态，根本原因还在于设备研发、运维成本高，分类存储、运输也要花费大量成本，最终这些项目大多就在前端分类不充分、中后端垃圾清运“一锅端”的矛盾中不了了之。
智能垃圾分拣设备可能是其中更为有效的一种AI解决方案。这种设备更多布置在垃圾处理的终端环节，通过机器人系统进行可回收物品和其他垃圾的高效分拣。
根据这一思路，国内外已经有不少可行的分拣设备投入使用。比如，美国一家光学分类设备商生产的Max-AI系统，采用多层神经网络和视觉系统，以与人的方式类似的方式查看和识别物体。但可以以超出人类的分拣速度完成对各类可回收材料的快速分选。
还有像芬兰ZenRobotics公司推出的建筑垃圾分类机器人ZRR，只需要2个机器人4只机械臂，每天连续24小时工作，可以处理2000吨建筑垃圾，相当于48个工人的工作量。现在国内的一些研究机构和企业也在积极开发此类智能分拣机器人。
我们知道，在垃圾处理的终端环节，工作环境差、工作单调重复而强度又大，这类分拣机器人将是解决可回收资源分拣和物品分类的最好方式。但是要想提高最终垃圾分拣的效率，前期垃圾源头的粗颗粒分类仍然需要保证，至少要避免厨余垃圾对可回收垃圾的污染。
目前，智能垃圾分类系统仍然处于整个垃圾处理系统的辅助环节，其应用和推广还有很多场景限制和成本困境。智能垃圾系统如果要发挥作用，根本上离不开整个系统的整体优化提升。相比较那些只是局部解决问题或者浅尝辄止的解决方案，我们其实更应该从系统性的角度尝试在垃圾分类系统上更好发挥智能垃圾分类的作用。
引入系统工程，为智能分类寻求最优解
我在一篇文章里看到一种“纯技术流”解决方案，其思路就是只需通过一种“高科技”垃圾回收装置，无需人类分拣，只要将任何垃圾扔进去都可以在内部实现自动的分拣、回收和利用，一举解决居民个人的垃圾分类的压力、道德负担和高效回收问题。
但这种想法要么是对于技术的能力太过天真，要么就是对于生活真相过于无知。只要一包混合着瓶罐纸张、厨余废液、有害物品的垃圾就能将这套分类装置给轻松毁掉。
因此，在我国的垃圾分类的根本解决思路上，我们仍然认为这个问题的根本仍然是一个制度优化问题，而非一个技术方案问题。无论再智能的解决方案也必须需要像上面日本的垃圾分类系统所显示的，各个责任主体都要履行其相应的责任。
据了解，我国每年产生近10亿吨垃圾，其中建设垃圾约为5亿吨，生活垃圾约为4亿吨。而生活垃圾中，还有1亿吨作用是厨余垃圾。这类包裹着油、盐、水分三大“毒素”的有机垃圾成为我国尤为严重的一类垃圾类型，也就是上海市特别强调的“湿垃圾”类型，成为垃圾场细菌滋生、臭气熏天的罪魁祸首。
可以说，如果厨余垃圾混入垃圾分类的终端，那么有效的垃圾分类基本前功尽弃。所以，在分类前端，将厨余垃圾有效分离，单独处置才有可能为后端分类提供保障。
在垃圾分类的前端，无论是家庭还是公司、餐饮等服务业机构，更应该建立更为智能化的垃圾分类和回收应用，通过专属可标记、可溯源的垃圾袋和可重复利用的垃圾桶，在初始源头就做好厨余垃圾和其他垃圾的分类，并且根据智能应用来进行分时、分物品的投放，以及大件、电器等物品预约上门回收。相应的社区和垃圾处理机构也要通过这一系统做好配套的回收服务，保证厨余垃圾能够统一清收，其他垃圾分时、分类回收。
在社区以及城市公共场合，可以逐步取消垃圾桶和这类“智能回收装置”，鼓励城市居民和消费者自备垃圾袋，将日常产生的废弃物带回家处理。同时，鼓励商业场所、超市取消传统垃圾箱，设置专业分类垃圾箱，来为居民提供像有害电子设备等废物的回收渠道。
另外，严格奖惩措施，对公共场合乱扔垃圾者做出处罚，这笔资金用于奖励支持回家分类的居民和机构。在废物丢弃环节，让人本身这个智能体发挥主动性。
在终端处理环节，而处理工厂中会根据带标记的垃圾袋的识别和二次分拣，来核验前端分类的成果，并给予及时的反馈和警告;而在垃圾处理的最终端流水线上，则可以采用更多使用智能分拣设备来替换掉低效的人工分拣，再交予下游专业化的公司进行分好类的可再生资源的精细化处理。
结语：千头万绪，从最困难的开始
一般来说，在呼吁垃圾分类的文章里，都会以“从现在开始，从我做起”来收尾。但事实上，个人的点滴改变实在是太容易被整个体系的力量给消解掉。一时的热情是无法改善整个系统的面貌。只需一辆混装垃圾的清运车辆就可以轻易浇灭任何一个人的分类热情。
垃圾分类始终是一个系统化的社会工程，从制度立法、全员监管、严格执行与公民参与，哪一个环节都必须补齐。而我们也看到智能化的解决方案也不能简简单单只是局部环节的修修补补，而应该是优先搭建一整套系统化的智能解决方案，从垃圾产生的源头分类，到最终端的核验和分拣，才能保证这个体系能够更为有效和持续的运营。
回到《北京折叠》的一个细节，作者预设了一个比较悲观的反乌托邦设定。主角老刀在偷听第一空间人们的谈话中得知，其实科学家早已发现一种可以有效降解垃圾的超级液体，也就能高效处理他们产生的垃圾物质。但是为了考虑数以千万计的第三空间居民的生存，就没有使用这种终极方案，而是依然采用最原始的办法让这些低收入人群来人工处理垃圾，以换取生活所需。
当然，我们可以理解这是作者对阶层高度分化以及技术替代人类劳动的一种隐忧。但我们其实也可以反过来思考这个问题。
在一个分工越来越细、生活越来越精细化的商品经济中，垃圾分类的人人参与，是否可以成为一种缩小社会阶层分化的一种体验。毕竟，垃圾分类面前，人人平等。
而在智能化世界加速到来的今天，我们给自己增加像垃圾分类这类的“麻烦”，其实可能成为一件有益于身心、保持人性的事情。这可能也是日本这种高度发达社会把垃圾分类从一件“麻烦事”变成一件乐此不疲的生活习惯的原因吧。
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