تستخدم كاليفورنيا تقنية Blockchain وإنترنت الأشياء لإدارة استخدام المياه الجوفية

كاليفورنيا لديها مشكلة المياه.

الدولة قوة زراعية إنتاج أكثر من الثلث من الخضروات في الولايات المتحدة وتدر أكثر من 50 مليار دولار سنويا، ولكن إنتاجها الضخم والمتنوع يتطلب كمية هائلة مماثلة من المياه.

لعقود من الزمن، كان المزارعون والشركات يضخون المياه الجوفية من طبقات المياه الجوفية في كاليفورنيا، وهي طبقات الصخور النفاذة التي تحبس المياه تحت الأرض، وكانت النتائج مخيفة. وبما أن طبقات المياه الجوفية تستنزف بسرعة أكبر من قدرة الأمطار على تجديدها، فإن الأرض تغوص فعليا، وهي ظاهرة تسمى "الهبوط". وفي المناطق التي تستقر فيها المباني والطرق فوق الأرض، يمكن أن يتسبب ذلك في حدوث أضرار.

وقال أليكس جونسون، مدير صندوق المياه العذبة في صندوق المياه العذبة، لـ Digital Trends: "إن ولاية كاليفورنيا ضخمة بالنسبة للزراعة الأمريكية". "لكنها تعتمد بشكل كبير على المياه الجوفية، وهناك بعض الأحواض في الوادي الأوسط التي تم استنفادها بشكل كبير على مدى العقدين الماضيين كان ارتفاعها أقل بـ 20 قدمًا بسبب تجفيف طبقات المياه الجوفية تلك وكل الأرض تسوية."

ومع غرق طبقات المياه الجوفية، فإنها لا تشكل خطراً على البنية التحتية على الأرض فحسب. تنهار الصخور والتربة معًا، مما يؤدي إلى إزالة المساحة التي يمكن أن تتراكم فيها المياه في السابق. وهذا يمكن أن يكون كارثيا، كما وفقا لإدارة كاليفورنيا للموارد المائيةفي المتوسط، تمثل المياه الجوفية 38 في المائة من إمدادات المياه في الولاية؛ وفي سنوات الجفاف يمكن أن يقفز هذا العدد إلى أكثر من 46 بالمائة.

إذا كانت ولاية كاليفورنيا قادرة على منع المزيد من استنزاف طبقات المياه الجوفية والنجاة من موجات الجفاف مثل تلك التي أصابتها في الفترة من 2011 إلى 2017، فسوف تحتاج الولاية إلى إدارة استخدامها للمياه الجوفية. وفي الوادي الأوسط، تعمل مجموعة من المنظمات على مشروع يمكن أن يوقف هذا المد من خلال الجمع بين تقنيتين: إنترنت الأشياء (IoT) وBlockchain.

مشروع ولد في مهد الإنسانية

كان التحدي الكبير الأول هو معرفة كيفية مراقبة مستويات المياه الجوفية في جميع أنحاء الولاية. ولحسن الحظ، فهذه مشكلة ظل الناس في مناطق أخرى من العالم يتصارعون معها لسنوات، وقد طوروا بالفعل حلولاً لها.

يقول إيفان توماس، الرئيس التنفيذي لشركة SweetSense، وهي شركة تستخدم أجهزة استشعار متصلة بالأقمار الصناعية لمراقبة إمدادات المياه في المناطق الريفية: "نحن نفعل هذا بشكل أساسي اليوم في شرق إفريقيا". ويوضح قائلاً: "في الواقع، كان هناك انخفاض بنسبة 30 في المائة في هطول الأمطار على شرق أفريقيا خلال السنوات الماضية كل عام لمدة 30 عامًا، لذا الجفاف يحدث بشكل أساسي كل عام الآن، بدلاً من كل عشر أو 20 عامًا، وعواقب الجفاف حقيقية شديد. وقد توفي 250 ألف شخص في عام 2011 بسبب الجفاف في إثيوبيا وكينيا، وتأثر ما يقرب من عشرة ملايين شخص.

في كينيا، أقامت SweetSense شراكة مع IBM Research، وبدعم من الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية (USAID)، قامت ببناء نظام نظام لاستخدام أجهزة استشعار إنترنت الأشياء "لمراقبة استخدام المياه الجوفية والطلب عليها، وربط ذلك بتوافر المياه السطحية لهطول الأمطار، ومن ثم أيضًا معظم والأهم من ذلك، استخدام هذه البيانات لتحديد متى تتعطل مضخة المياه حتى نتمكن من الخروج وإصلاحها والتأكد من حصول الناس على المياه على مدار السنة."

يعد استخدام إنترنت الأشياء أمرًا مثيرًا: إليك تقنية يربطها العديد من الأشخاص أولاً بأجهزة المطبخ و اليكسا المتحدثين، يتم استخدامها لإنقاذ الأرواح من الجفاف. يشير إنترنت الأشياء، على نطاق واسع، إلى قدرة الآلات على التواصل مع بعضها البعض.

تخيل شقة حديثة ذات تقنية عالية: قد يكون لديك مركزًا منزليًا ذكيًا يخبر هاتفك الذكي عندما تدق الساعة 7 صباحًا مكبر الصوت لتشغيل المنبه، وآلة القهوة لبدء تحضير الوعاء، والتلفزيون لتشغيله وتغيير القناة إلى الصباح أخبار. إذا كانت درجة الحرارة في الخارج أقل من حد معين، فإن منظم الحرارة الذكي الخاص بك يعمل على رفع الحرارة. على الرغم من أنك ربما تكون قد قمت ببرمجة هذه التعليمات في البداية، إلا أن الآلات يمكنها "التحدث" مع بعضها البعض وتنفيذ التعليمات دون أن يتحكم فيها الإنسان بشكل دقيق.

والأهم من ذلك، أنه يمكن للأجهزة التواصل مع بعضها البعض دون المزامنة مع شبكة الإنترنت الأوسع، وهذا أمر بالغ الأهمية لعمل SweetSense في أفريقيا.

يوضح توماس: "السبب وراء وجود إنترنت الأشياء هو أننا خارج الشبكة تمامًا". "لا توجد خدمة خلوية، ولا توجد كهرباء، ولا توجد وصلات مرافق، لذلك لدينا شبكة مستقلة بذاتها، جهاز استشعار يعمل بالطاقة الشمسية متصل بهذه المضخات يمكنه مراقبة إمدادات المياه وتوصيلها عبر القمر الصناعي الشبكات."

ويمكن وضع أجهزة الاستشعار في كف الشخص، ويتم تشغيلها بواسطة "لوحة شمسية بقدرة 2 واط وهي بحجم كتاب ورقي صغير".

يتطلب المورد المشترك معلومات مشتركة

تعد القدرة على قياس استخدام المياه الجوفية بدقة خطوة حاسمة، ولكن لا يكفي مجرد الحصول على أدوات دقيقة. تعتبر المياه الجوفية موردًا معقدًا بشكل فريد من حيث الإدارة. كل ذلك يقع تحت الأرض، بعيدًا عن الأنظار، ونظرًا لمدى أهميته لمجموعة متنوعة من الصناعات، يرغب الجميع في احتساء رشفة من النافورة.

يقول جونسون: "أعتقد أن هناك صعوبة متأصلة في إدارة المياه وإدارة الموارد الطبيعية حيث يصعب تتبع من يفعل ماذا وتتبع ذلك بمرور الوقت". "ليس هناك الكثير من الثقة بين المستخدمين، خاصة بين المستخدمين والحكومة أو وكالات الإدارة المحلية والكيانات الأخرى التي تريد نفس المورد."

يعد استخدام المياه الجوفية مثالاً ممتازًا على ذلك مأساة العموم، وهي الفكرة التي يتم تقديمها مع مورد مشترك، سيقرر الأفراد تعظيم استخدامهم الخاص منه، على الرغم من حقيقة أنه إذا فعل الجميع ذلك، فقد يؤدي ذلك إلى استنفاد الموارد والقضاء على العالم مجموعة.

إن إدارة الموارد المشتركة مثل المياه، والتي يشعر الناس بأنهم يستحقونها بشكل طبيعي، لا تتطلب بقاء المجموعة فقط بل تعتمد على تقنين الجميع لاستخدامها. يتطلب الثقة. يريد كل فرد أن يعرف أن الجميع يلعبون بنفس القواعد.

يقول ناثان وانجوسي، المدير الفني للمياه في IBM Research Africa، "إن المياه مورد مشترك، وهذا يعني أنه إذا كنا نستخرج من في نفس طبقة المياه الجوفية، نحتاج إلى شروط حول الكمية التي نستخرجها، والمعدل الذي نستخرج به... لذا فإن فكرة الإجماع هذه هي فكرة جيدة جدًا. مهم."

نهج قائم على السوق

يعمل وانغوسي وفريقه في كينيا، في منطقة وصفها بأنها "ذات كثافة سكانية منخفضة" و"رعوية إلى حد كبير... تعتمد بشكل كبير على المياه الجوفية." إنها أيضًا منطقة يصعب فيها نشر العديد من التقنيات حلول. قرر وانغوسي وفريقه التركيز على كيفية تسييل حقوق المياه.

يوضح وانغوسي: "إذا فكرت في أي مورد طبيعي آخر، مثل المعادن والأراضي والقدرة على التلويث، فستحصل على تلك الأشياء". الحقوق من خلال بعض التصاريح... إذا كان لديك رصيد كربون، فستحصل على تصريح لوضع كمية معينة من الكربون في بيئة."

وبالمثل، إذا كنت تمتلك أرضًا، فيمكنك زراعة المحاصيل ويكون لك الحق في بيع تلك المحاصيل. إذا كنت تمتلك منجمًا، فيمكنك استخراج المعادن منه وبيعها. لكن المياه الجوفية أكثر تعقيدًا.

"الأمر المختلف فيما يتعلق بحقوق المياه، أكثر من حقوق الموارد الطبيعية الأخرى، هو أنه لا يمكنك تحويل حقوق المياه مباشرة... إلى أداة تجارية."

استقر وانجوسي وفريقه على فكرة أرصدة المياه الجوفية. يمنح الاعتماد للمالك الحق في استخراج كمية محددة من الماء من الأرض، وإذا لم يرغب المالك في ذلك والاستفادة من هذا الحق بأنفسهم، يمكنهم "تحويلها إلى أدوات تجارية يمكنك تداولها بشكل مفتوح سوق."

ومع ذلك، فإن الأسواق تدور حول الثقة. يجب على الأشخاص المعنيين أن يثقوا في أن المنتج الذي يشترونه - في هذه الحالة الحق في استخراج المياه الجوفية - صالح، وعليهم أن يثقوا بأن لا أحد آخر يتلاعب بالنظام. لماذا يقيد المزارع نفسه فقط بالمياه التي يمكنه تحمل تكاليفها لشراء تصريح إذا كان يشتبه في أن جاره يضخ المياه بإهمال متهور؟ يحتاج الجميع إلى الوصول إلى تلك المعلومات، ومعرفة أن المعلومات جديرة بالثقة.

نظام يمكن للجميع الوثوق به

يقول وانغوسي: “إن التكنولوجيا المصممة لدعم الإجماع والوصول الديمقراطي إلى المعلومات هي بحكم تعريفها سلسلة الكتل، لأنك لديك فكرة دفتر الأستاذ غير القابل للتغيير، ومن ثم لديك فكرة العقد الذكي الذي يمكنه نقل المعاملات داخل سلسلة الكتل تلك شبكة."

Blockchain هي التكنولوجيا التي تكمن وراء العملات المشفرة مثل البيتكوين، ولكن لديها الكثير من الإمكانات لتطبيقات أخرى. ببساطة، Blockchain عبارة عن دفتر أستاذ لامركزي، يتم مشاركته بين كل من يريد الوصول إليه.

عندما يقوم أي عدد من الأطراف بإجراء معاملة أو صفقة أخرى (على سبيل المثال، تسجيل "عقد ذكي") على شبكة بلوكتشين، فإن الأطراف الأخرى على الشبكة تتحقق منها وتؤمن مكانها في السجل. المعلومات متاحة لجميع المستخدمين، ولا يمكن لأحد تغييرها بعد حدوثها، لأن البيانات يجب أن تتماشى مع النسخ الموجودة لدى أي شخص آخر.

يمكن لأجهزة استشعار SweetSense تتبع كمية المياه الجوفية التي يتم سحبها من أي مضخة في المنطقة بدقة النظام، ونقل هذه المعلومات إلى Blockchain الخاص بشركة IBM عبر الأقمار الصناعية، بحيث تتدفق البيانات حتى في المناطق البعيدة المناطق. على تقنية Blockchain، يمكن للمستخدمين شراء وبيع أرصدة المياه الخاصة بهم، وحتى تسجيل العقود الذكية لشراء أو بيع المياه البيع عندما يكون السعر مناسبًا، ويمكن للجميع معرفة أي المضخات تعمل أم لا، وأين يتم ضخ المياه، وما إلى ذلك على.

من كينيا إلى كاليفورنيا

ويعد هذا النظام، الذي تم تطويره في أفريقيا، بمثابة نعمة للمجتمعات الرعوية التي تعتمد على المياه الجوفية هناك. بالنسبة إلى Freshwater Trust، يبدو أيضًا أن لديها الكثير من الإمكانات بالنسبة لولاية كاليفورنيا. ورغم أن الناس قد لا يربطون بين كينيا وكاليفورنيا في أذهانهم على الفور، فإن المنطقتين تعتمدان على الزراعة، وكلاهما تعتمد على المياه الجوفية.

عمل توماس مع Freshwater Trust في الماضي، ورأوا فرصة للتعاون.

"لأن TFT كانت تحاول معرفة كيفية مساعدة المزارعين على مراقبة المياه فعليًا وكيفية مساعدة المزارعين على الالتزام بمتطلبات استدامة المياه الجوفية يقول توماس: "التصرف، والأهم من ذلك، كيفية مساعدتهم بطريقة تخفف من آلام الأنظمة الجديدة وتخلق حوافز السوق مشاركة."

كان مبدعو المشروع متحمسين لاحتمال ما يسمونه "التكنولوجيا العكسية". "نقل" لنظام تم تصميمه في العالم النامي لمساعدة كاليفورنيا، قلب العالم عالم التكنولوجيا.

يقول جونسون: "أعتقد أنه من السهل، في الثقافة الأمريكية، أن نشعر بأننا الأفضل". "لأنه قيل لنا ذلك، أو قلنا لأنفسنا ذلك كثيرًا. هناك الكثير من الأماكن التي يحدث فيها الابتكار، وأعتقد أن سرعة التكنولوجيا قد أدت إلى إضفاء الطابع الديمقراطي على المكان الذي تأتي منه بعض هذه التطورات التكنولوجية المثيرة للاهتمام حقًا.

ونظراً للدور المركزي الذي تلعبه كاليفورنيا في صناعة التكنولوجيا، فلا يخلو الأمر من قدر من المفارقة هناك، فهي المصدر الكبير للإبداع الذي يعتمد على التكنولوجيا من أرض بعيدة.

يقول جونسون: "إن ولاية كاليفورنيا غنية بالتكنولوجيا بمعنى محدد للغاية، وهذا لا يتعلق عمومًا بالزراعة. لذلك أعتقد أن هناك على الأرجح الكثير من المجالات التي يوجد فيها في العالم النامي تعاليم وابتكارات يمكن أن تعلم العالم المتقدم ذلك.

ما يقدمه نظام IoT/Blockchain هو وسيلة شفافة لتنظيم استخدام المياه الجوفية غير قابل للفساد، وهو أمر مفيد لأن المزارعين، سواء في كينيا أو كاليفورنيا، يمكن أن يكونوا حذرين من الحكومة ولايات.

"إذا تمكنا من إنشاء نظام يتمتع بالمصداقية، وغير قابل للتغيير، ويُظهر بشكل عام أن هذا المورد، شهرًا بعد شهر، وعامًا بعد عام، يتم استغلاله". يقول جونسون: "إنها تدار بشكل مستدام، ولكنها تمنح المستخدمين الخصوصية والأمان الذي يحتاجون إليه لاستخدام هذا النظام فعليًا". تتحدث."

ويضيف: "سيؤدي التشريع إلى فرض الطلب على هذه الأنواع الجديدة من الأنظمة". تحاول منظمات مثل Freshwater Trust “معرفة الأشياء قبل ظهر الجميع ضد الحائط …"

الأرض أصبحت جافة

ربما لم يضغط ظهر الإنسانية على الحائط بعد، ولكن يمكننا أن نشعر أنه يلوح في الأفق.

يقول توماس: "ليس لدينا مياه متاحة على مدار العام، في أي مكان في العالم، وقد أصبح الأمر بمثابة أزمة". "إن الجفاف يؤدي إلى تفاقم هذه المشكلة، كما أن الطلب يؤدي إلى تفاقم هذه المشكلة، ونحن بحاجة إلى التأكد من توفر المياه حيث يجب أن تكون ومتى يجب أن تكون. ويضيف: "لن نكون قادرين على القيام بذلك بالطريقة القديمة". "لن نبني سدودًا جديدة مرة أخرى، أو نسرق كل المياه من الجبال. يجب أن نكون قادرين على إدارة المياه حيثما كانت."

الجفاف لا يضر بالزراعة فقط. بيان حديث من خدمة الغابات بوزارة الزراعة الأمريكية ينص علي ماتت 18 مليون شجرة في كاليفورنيا منذ عام 2017، ليصل إجمالي الأشجار الميتة منذ عام 2010 إلى 149 مليونًا. تمتد تلك القشور عبر ملايين الأفدنة، بحر من النيران ينتظر الشرارة. تزامن الجفاف المطول في كاليفورنيا مع زيادة حرائق الغابات، بما في ذلك حريق كامب فاير عام 2018، أخطر حرائق الغابات في تاريخ كاليفورنيا.

سوف يتطلب الأمر سياسة عامة قوية وابتكارًا تكنولوجيًا لدرء الكوارث، وتستفيد كاليفورنيا من كليهما.

يقول جونسون: "نحن كبشر لدينا إمكانية الوصول إلى التكنولوجيا شبه الإلهية في الوقت الحالي". "دعونا نشعر بإلحاح الأمر ونجرب الأشياء ونطبق بعض هذه التقنيات حيث تشتد الحاجة إليها."

توصيات المحررين

• ننسى إنترنت الأشياء. هذا ما يمثله إنترنت الأشياء حقًا