これらのロボットはくだらないものではありません。しかし、彼らはあなたのがらくたを処理します。

仕事で惨めに失敗するロボットから、文字通りのがらくたを扱うロボットまで、Mashable の くだらないロボット 良くも悪くも、あるいはずっと悪くても、自動化の複雑な世界に飛び込みます。

輸送用クレーンと水路が立ち並ぶロサンゼルス港を眺めながら、足元のタンクに眠っている飲料水と同質の80万ガロンの水のことを思い出します。 24 時間も経たないうちに、生下水が排水管に入り込んでいました。ターミナル島の水再生環境エンジニアのランス・ティボドーが私を案内し、ハイテク濾過が実際に稼働しているところを見ることができました。

水の変化はなぜ可能になったのでしょうか?高度な浄化システムは、数百ヤード離れた小さなオフィスに設置された集中コンピュータ プログラムによって常に自動的に実行されます。

自然は、熱、流体力学、細菌、重力の間で、人間の排泄物を安全に環境に再吸収するための独自のツールを備えています。しかし、プロセスをスピードアップし、システムの機能を維持し、さらには下水から健康に関する洞察を収集するために、人間は、この絶対的に重要な、たとえ時には悪臭を放つプロセスを自動化およびインテリジェントに管理できる機械を作成しました。

「下水処理施設が行うことは、自然のプロセスを利用するだけでなく、それを加速することです」とティボドー氏は述べた。

私たちのうんちを処理するロボットは、ジェットソンズの種類ではありません。これらは下水容器の上に設置され、一定の間隔で自動的にサンプルを採取する装置です。パイプの中を這って蓄積物をこすり落とし、スムーズな流れを確保します。これらは、ミネラルの出力を調整したり、紫外線を暗くしたり明るくしたり、精製システムのバランスを保つためにボイラー内の圧力を調整したりするコンピューター システムです。彼らは病気の存在を検出するために大学の寮の廃棄物から RNA を抽出します。

そして、公衆衛生と環境管理の両方の領域において、それらは絶対的に重要です。コンピューターによる高度な廃水処理がなければ、「子供たちが成人する頃には十分な水がなくなるだろう」とティボドー氏は言う。 「そのため、水を可能な限り再利用することを検討する必要があります。」

あなたのうんちがどこに行くのか、ロボットは知っています。

ほとんどの下水処理場と同様に、ターミナル アイランド水再生処理場に近づくと、消化槽と呼ばれる高層ビルほどの大きさの卵型の容器が風景の大半を占めています。消化装置は、ろ過されたすべての人間の排泄物が加熱され、バクテリアによって「消化」される場所です。そのため、消化装置はほとんどの施設で象徴的な機能となっています。

ターミナル アイランドの蒸解槽は、適切な名前のプライマリ レーンとバイオソリッド レーンの交差点にあります。しかし、この場所には複数の水路、タンク、非常に多くのパイプなど、さらに多くのものが存在します。

ターミナル アイランド水再生プラントには 2 つの主要なセクションがあります。 1 つ目は伝統的な水処理プラントで、有毒物質や固形物がろ過され、水を環境に戻すことができます。 2 つ目は、ロサンゼルス衛生局の技術の至宝である高度浄水施設です。

2017 年に完成したこの施設には、純粋なミネラルを添加する必要がある水を作るための追加の 3 段階のプロセス (従来の洗浄後) が必要です。戻るpHバランスを回復します。現在は市が水道を利用している液体バリアとしてカリフォルニアのドミンゲスギャップバリアで海水が地下水に浸出するのを防ぐため。また、エネルギー源として、また人間以外の作物への散水用として、ロサンゼルスの港湾地域の工業および農業の顧客にも販売されています。

現在、ロサンゼルスの飲料水は天然水から来ています。しかし急速に消耗していくコロラド川のような水源。しかし、エリック・ガーセッティ市長が自分の思いどおりになれば、アンジェレノスはそうするだろう。2035年までに誰もがターミナル島で作られたようなリサイクル水を飲むようになる。現時点では、地方自治体が規制や基準を定めていないため、リサイクルされた水を人間が消費することは許可されていない。シボドー氏は、市当局の指導が検討中であるが、もう一つのハードルは、以前にうんちのような水を飲むことを考えると鼻にしわを寄せる公衆の面前であると語った。

「顧客はまだ準備ができていない」とシボドー氏は語った。

市の代表者らは、ターミナル・アイランドをロサンゼルスで最もハイテクな工場だと評していたので、私は、高度なろ過システムでは、ホイールに付いた機械がノブを回すか、ロボットが泳ぎ回って自ら洗浄するプールを展示するものだと半ば期待していた。そして実際、物理的に下水の清掃と水の浄化を行うロボットを作成した独立したプロジェクトがいくつかあります。ロボット工学会社は、次のような機械を開発しました。パイプの中を這うガム状にならないようにするためです。デンマークの都市がロボット企業と提携2018年にドローンによる監視と植物の自動洗浄を検討します。 2012 年、イギリスのある都市が Bristol Robotics と提携して、「エコボットⅢ」：ZDNetによると、廃棄物を「排出」することで水を浄化するロボット。

しかし、これらのプロジェクトはどれも、都市の廃棄物を水に変えるのに必要な規模を達成していません。ターミナルアイランドのような浄化施設に動力を供給する技術が、私が想像していたものとはまったく異なるのはそのためです。代わりに、工場沿いの主要なポイントに電子測定および制御機器を収納するボックスがあります。これらのポイントはすべて集中コンピュータ システムにデータを送り、そこでエンジニアが敏感な可動部品を常に監視および制御して、繊細なシステムのバランスを保ちます。

従来の廃棄物処理では、下水は大きな水路に滞留し、そこでゆっくりと動くフィルターが底に沈んで上に浮く非水粒子を探します。高度な精製によりさらに進化します。

精密濾過、逆浸透、高度な酸化と呼ばれるプロセス -UV-Cライト、病原体を殺す特定の波長を持つ電磁放射の一種コロナウイルスも含めて— 次の10年間に顧客が受け入れられるであろうレベルの純度の水を得る。基本的に、水は非常に小さな開口部を備えたフィルターを通過するため、肉眼で見ることのできない粒子は入りません。最終精製ステップでは、最終洗浄のために UV-C ライトが照射されます。

工場にはメソッドごとに個別のセクションがあります。精密濾過セクションでは、プラスチックのブカティーニのように見える何千もの小さなチューブが 1 本の長いパイプに集められています。逆浸透では、パイプには水の粒子のみを通過させる螺旋状のフィルター層が含まれています。最後に、二重精製された水は、病原体を殺す放射線を水中に照射する UV-C 電球が取り付けられたタンクを通過します。

3 つのシステムすべてにおいて、流量、容量、圧力を一貫したレベルに保つ必要があります。 2 人のエンジニアが工場内の天井の低いオフィスビルからすべてを監視しています。彼らは、工場内のすべてのタンクと水路のデジタル表現を表示し、容量を監視し、制御を微調整し、何か問題が発生した場合に評価し、主要な傾向とデータポイントを分析することができます。

「必要とされる品質の水を生産できるように、コンピューターシステムを操作し、満たさなければならないパラメータを維持できるようにするためにコンピューターシステムが必要です」とティボドー氏は述べた。 「コンピュータ システムには、再現性や、入力されたデータに基づいて即座に調整を行うことができるなど、人間にはできないことがたくさんあります。」

ロサンゼルスのような都市が気候変動と闘うためにグリーンイニシアチブを推進するにつれ、リサイクルされた水の必要性は今後も高まり続けるでしょう。シボドー氏は、ターミナルアイランドやその他の工場の自動化レベルは増加の一途をたどっていると見ています。工場労働者の中には、ロボット工学が衛生工場でさらに大きな部分を占めるようになるのではないかと期待している人もいる。同僚らは、時間のかかる作業をサンプル収集ロボットに引き継いでもらいたいとシボドー氏に表明している。しかし、都市の工場を自動化すること自体が虫のいる缶詰です。

「別の仕事を見つけなければならない人がたくさん出てくるだろう」とシボドー氏は語った。 「これらは、特に自治体においては対処しなければならない他の障害です。私はそれは対処されると思います。ただ時間がかかるだけです。」

液体の金

ターミナル島からわずか 160 マイル南にあるカリフォルニア大学サンディエゴ校では、さまざまなうんち採取ロボットが懸命に働いています。そこで、微生物および環境工学の専門家であるスムルティ・カーティケヤンを含む研究者らが、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の発生を予測するまた、下水を監視することで、迅速な新型コロナウイルス検査の導入が必要な場所を特定します。

はい、科学研究のために下水を抽出することによっても、水を浄化するためにろ過することと同じくらい多くのことが得られます。

カーティケヤン氏は、サンプルを採取して精製し、手で検査するよりも、下水中の新型コロナウイルスの存在をより迅速に（そしてあまり不快に感じない）検出する方法を見つけたいと考えていました。ウイルスは人の体内と同じウイルス量レベルで人の排泄物中に現れるため、下水の監視は流行を予測するための正確な方法です。したがって、症状が現れ始める前であっても、下水からウイルスの存在が明らかになる可能性があります。

サンディエゴ政府と協力して、カーティケヤン氏とそのチームは、ポイント ロマ廃水処理場と学校周辺のマンホールに自動サンプラーを設置しました。これらの高さ数フィートのドームは、マンホールのような下水アクセスポイントの上に設置されており、一定の間隔でサンプリングコンテナを下水道に落とし、研究者が回収に来るためにドーム内に保管します。この機械は時間と場所をデジタル的に記録し、サンプルがいつどこから採取されたかという自動記録を作成します。これは、新型コロナウイルス検査の最終目標にとって重要なデータポイントです。

自動化により、研究者は新型コロナウイルスの検査に使用できるサンプルを迅速かつ正確に採取できるようになりました。サンプリングによって新型コロナウイルス感染者の急増が示された場合、市当局は検査や地域社会の監視の呼びかけを増やすことができるだろう。これにより、感染の拡大が悪化する前に阻止することができました。

「私たちは郡の感染状況を追跡するための代用として廃水を使用しました」とカーティケヤン氏は語った。 「実際、来週の郡の感染者数がどうなるかを予測することができた。そうすれば、郡は検査や予防策に集中する上で、1週間早めにスタートできるだろう。」

予測プログラムが公衆衛生当局によるアウトブレイクへの迅速な対応を支援することに成功したことで、カーティケヤン氏はさらに深く掘り下げたいと考えるようになった。彼女は UCSD の下水道システムに目を向けました。この下水道システムは、各寮が個々の建物から独自の回線を引くように設定されています。カーティケヤン氏のチームはマンホールサンプラーロボットを各寮ごとに配置することで、実際に建物ごとに新型コロナウイルスを監視できるようになった。

ただし、キャンパスモニタリングの目的は、単にブレイクアウトを予測することではありません。それを防ぐためだった。このアイデアは、500 人が住む寮で 1 人でも新型コロナウイルス陽性者がいるかどうかを特定し、寮全体が直ちに検査を受け、感染者が病気に気づく前に隔離を開始できるようにするというものでした。

ウイルスが蔓延する前にこのような低レベルの新型コロナウイルスを検出するには、サンプリングと検査を非常に正確かつ信じられないほど迅速に行う必要があります。特にうんちを扱う場合、これら 2 つの要件は人間が常に達成できるわけではありません。そこでカーティケヤン氏は別の種類のロボットに目を向けた。

科学研究所では、「液体サンプラー」と呼ばれるロボットを使用して、DNA やその他のハイテク検査を行っています。 DNA、RNA、その他の粒子など、必要なものはすべて液体サンプルから自動的に抽出できますが、手動で行うには非常に時間がかかります。

カーティケヤン氏は、より原始的な目的でそれらを使用することを目的としていましたが、下水に使用してはどうだろうかと考えました。

「最初は冒涜のようなものだった」とカーティケヤンさんは語った。しかし、この方法は功を奏しました。 「私がサンプルを処理していたときは、1 日に 6 ～ 7 件のサンプルしか処理できませんでした。そして、それは非常に長い 1 日でした。今では 120 件以上のサンプルを処理しています。」

カーティケヤンさんは下水を処理できるように機械を改造する必要がありました。機械は小さな磁性粒子を液体に注入します。これらの磁石はRNA粒子を引き寄せ、最終的には新型コロナウイルスの存在の有無を明らかにすることになる。その後、液体サンプラーは有用な RNA 物質を含む磁石を下水から抽出することができました。なんと、ロボットには新型コロナウイルス検査用のサンプルが用意されていました。

液体サンプリングロボットが作業を終えた後、カーティケヤンさんはそれらのサンプルを「PCR検査」を行う機械に移すことができた。 PCR 検査は、病気の RNA のわずかな兆候を検出して拡大することによって、新型コロナウイルスを含む病気を特定する検査プロセスです。多数の高濃度サンプルにより、500 人の建物の中に 1 人の感染者など、新型コロナウイルスの最小の兆候さえ検出する精度が可能になりました。

下水道レベルでのサンプル収集の初期自動化と追跡により、研究所はどの建物に新型コロナウイルス陽性者が収容されているかを知ることができました。その人物が誰であるかは特定できなかったが、誰かが感染した建物の住民は、UCSDの接触追跡アプリを通じて新型コロナウイルス検査を受けるよう促された。住民は、サンプルを提出するための便利なドロップボックスを備えたDIYの新型コロナウイルス検査を配布するロビーの自動販売機に行くことで、これらの検査を受けることができました。新型コロナウイルス陽性の居住者は数時間以内に特定され、隔離される可能性がある。

次はプログラムですか？サンプル中の DNA の配列を決定して、新型コロナウイルスの株を特定します。

カーティケヤンが下水監視プログラムについて私に説明したとき、私はパンデミックの初期、接触者の追跡や事実に基づいた隔離がまだ可能性のように思われていた頃を思い出しました。もちろんその後のパンデミックによって、アメリカ政府が大規模な感染症に対していかに人員不足で準備が不十分であるかが露呈し、流行が始まる前に感染を阻止するという考えは滑稽なものに思えた。

で全国の複数の都市サンディエゴを含む、下水道に注目これまでも、そしてこれからも、予測にとって明るい材料です。最大のハードルは、時間と労力がかかることです。

「廃水は非常に複雑な手作業のプロセスです」とカーティケヤン氏は語った。 「ゴミの山を掘らなければならないことになる。文字通り。」

それでも、カーティケヤンはそれが可能であることを示した。そして、ロボットが地球のために水を浄化したり、公衆衛生の名の下に下水を採掘したりすることで、私たちの未来はそれほどひどいものではないようです。

更新: 2021 年 5 月 3 日、午後 2 時 57 分 (東部夏時間)この記事は、UCSD 研究者と郡とのパートナーシップの詳細を明確にするために更新されました。ポイント・ロマ工場と地域の学校からの廃水をサンプリングしました。この記事も修正されました。液体サンプラーは、以前述べたように、DNA ではなく、COVID を検査するために RNA を収集しました。 Mashable は誤りを遺憾に思っています。