Калифорния използва Blockchain и IoT за управление на използването на подпочвените води

Калифорния има проблем с водата.

Държавата е селскостопанска сила, произвеждат над една трета от зеленчуците на Съединените щати и генерира над 50 милиарда долара годишно, но огромната и разнообразна продукция изисква също толкова колосално количество вода.

В продължение на десетилетия фермери и предприятия изпомпват подпочвените води от водоносните хоризонти на Калифорния, пропускливите скални слоеве, които задържат вода под земята, и резултатите са плашещи. Тъй като водоносните хоризонти се оттичат по-бързо, отколкото дъждът може да ги възстанови, земята всъщност потъва, явление, наречено „слягане“. В райони, където сгради и пътища лежат на земята, това може да причини щети.

„Калифорния е огромна за американското земеделие“, каза Алекс Джонсън, директор на Freshwater Fund за The Freshwater Trust, пред Digital Trends. „Но това е силно зависимо от подземните води и има някои басейни в централната долина, които са толкова изтощени през през последните няколко десетилетия те са с 20 фута по-ниска надморска височина, защото тези водоносни хоризонти са били източени и цялата земя е уреждане.”

Докато водоносните хоризонти потъват, те не само представляват риск за инфраструктурата на земята. Камъкът и почвата се срутват заедно, премахвайки пространството, където някога може да се натрупа вода. Това може да бъде катастрофално, тъй като според Калифорнийския департамент по водни ресурси, средногодишно подземните води представляват 38 процента от водоснабдяването на държавата; в сухи години този брой може да надхвърли 46 процента.

Ако Калифорния възнамерява да предотврати по-нататъшното изчерпване на водоносните хоризонти и да преживее суши като тази, която я засегна от 2011 до 2017 г., държавата ще трябва да управлява използването на подпочвените води. В централната долина група организации работят по проект, който може да спре вълната чрез комбиниране на две технологии: интернет на нещата (IoT) и блокчейн.

Проект, роден в люлката на човечеството

Първото голямо предизвикателство беше да разберем как да наблюдаваме нивата на подземните води в целия щат. За щастие, това е проблем, с който хората в други региони на земното кълбо се борят от години и вече са разработили решения.

„Днес правим това основно в Източна Африка“, казва Евън Томас, главен изпълнителен директор на SweetSense, компания, която използва свързани със сателит сензори за наблюдение на водоснабдяването в селските райони. „Всъщност има 30 процента по-малко валежи над Източна Африка през миналото всяка година в продължение на 30 години“, обяснява той, „така че сушата е почти всяка година сега, вместо на всеки десет или 20 години, и последствията от сушата наистина са тежка. 250 000 души загинаха през 2011 г. поради сушата в Етиопия и Кения, а почти десет милиона души бяха засегнати.

В Кения SweetSense си партнира с IBM Research и с подкрепата на Американската агенция за международно развитие (USAID) изградиха система за използване на IoT сензори за „наблюдение на използването и търсенето на подпочвени води, съпоставяне на това с наличието на повърхностни води на валежите, а след това също, повечето важно е да използвате тези данни, за да идентифицирате кога водна помпа се повреди, за да можем да излезем и да я поправим и да се уверим, че хората имат достъп до вода целогодишно."

Използването на IoT е вълнуващо: Ето една технология, която много хора свързват първо с кухненските уреди и Алекса високоговорители, използвани за спасяване на животи от суша. IoT, интернет на нещата, се отнася в общи линии до способността на машините да комуникират една с друга.

Представете си модерния, технологичен апартамент: може да имате интелигентен домашен хъб, който, когато часовникът удари 7 сутринта, казва на вашия интелигентен високоговорител, за да пусне аларма, вашата кафе машина, за да започне да приготвя тенджера, вашият телевизор, за да включите и смените канала на сутринта Новини. Ако външната температура е под определен праг, вашият интелигентен термостат задейства топлината. Въпреки че може да сте програмирали тези инструкции първоначално, машините могат да „разговарят“ помежду си и да изпълняват инструкции без човек да ги микроуправлява.

Важно е, че устройствата могат да комуникират помежду си, без да се синхронизират с по-широкия интернет, и това е от решаващо значение за работата на SweetSense в Африка.

„Причината да е IoT е, че сме напълно извън мрежата“, обяснява Томас. „Няма клетъчна услуга, няма захранване, няма присъединяване към комунални услуги, така че имаме самостоятелна, захранван със слънчева енергия сензор, който е прикрепен към тези помпи, който може да наблюдава подаването на вода и да го свързва през сателит мрежи.”

Сензорите могат да се поберат в дланта на човек и се захранват от „2-ватов соларен панел, който е с размерите на малка книга с меки корици“.

Споделеният ресурс изисква споделена информация

Възможността за точно измерване на използването на подземни води е решаваща стъпка, но не е достатъчно просто да имате точни инструменти. Подземните води са уникално сложен ресурс за управление. Всичко се намира под земята, далеч от погледа, и поради това колко важно е за различни индустрии, всеки иска своята глътка от фонтана.

„Мисля, че има присъща трудност в управлението на водите и природните ресурси, където е трудно да се проследи кой какво прави и да се следи това във времето“, казва Джонсън. „Няма голямо доверие между потребителите, особено между потребителите и правителството или местните агенции за управление към други субекти, които искат същия ресурс.“

Използването на подземни води е отличен пример за трагедията на общите блага, идеята, която се представя със споделен ресурс, хората ще решат да увеличат максимално собственото си използване от него, въпреки факта, че ако всички го направят, това може да изчерпи ресурса и да обрече на гибел група.

Управлението на споделен ресурс като водата, такъв, на който хората смятат, че има естествено право, изисква не само оцеляването на групата, което зависи от това дали всеки разпределя използването им. Изисква се доверие. Всеки човек иска да знае, че всички останали играят по същите правила.

„Водата е споделен ресурс“, казва Нейтън Уангуси, технически ръководител за водата в IBM Research Africa, „което означава, че ако извличаме от същия водоносен хоризонт трябва да имаме условия за това колко извличаме, с каква скорост извличаме... така че идеята за консенсус е много важно.”

Пазарен подход

Вангуси и екипът му работят в Кения, в регион, който той описва като „рядко населен“ и „до голяма степен пастирски... силно зависим от подпочвените води.“ Това също е регион, в който е трудно да се внедрят много технологии решения. Wangusi и неговият екип решиха да се съсредоточат върху това как да монетизират правата върху водата.

„Мислите за всеки друг природен ресурс, като минерали, земя, достъп до способността за замърсяване“, обяснява Вангуси, „получавате тези права чрез някакво разрешително... ако имате въглероден кредит, получавате някакво разрешение да вложите определено количество въглерод в заобикаляща среда."

По същия начин, ако притежавате земя, можете да отглеждате култури и имате право да продавате тези култури. Ако притежавате мина, можете да извличате минерали от нея и да ги продавате. Подземните води обаче са по-трудни.

„Това, което е различно при правата върху водата, повече от другите права върху природните ресурси, е, че не можете да конвертирате правата за вода директно … в търговски инструмент.“

Вангуси и неговият екип се спряха на идеята за кредити за подземни води. Кредитът дава на собственика правото да извлича определено количество вода от земята и ако собственикът не желае използват това право сами, те могат да ги „преобразуват в търговски инструменти, които можете да търгувате на открито пазар.”

Пазарите обаче са свързани с доверие. Участниците трябва да се доверят, че продуктът, който купуват – в този случай правото да се добива подпочвена вода – е валиден и трябва да се доверят, че никой друг не се подиграва със системата. Защо един фермер би се ограничил само до водата, която може да си позволи, за да купи разрешително, ако подозира, че съседът му изпомпва вода безразсъдно? Всеки трябва да има достъп до тази информация и да знае, че информацията е достоверна.

Система, на която всеки може да се довери

„Технологията, която е предназначена да поддържа консенсус и демократизиран достъп до информация“, казва Wangusi, „е по дефиниция Blockchain, защото вие имате тази идея за счетоводна книга, която е неизменна, и след това имате идеята за интелигентен договор, който може да премества транзакции в рамките на този блокчейн мрежа.”

Блокчейн е технологията който е в основата на криптовалути като биткойн, но има голям потенциал за други приложения. Казано просто, Blockchain е децентрализирана книга, споделяна между всички, които искат достъп до нея.

Когато произволен брой страни направят транзакция или друга сделка (да речем, регистрират „интелигентен договор“) в Blockchain, другите страни в мрежата я проверяват и осигуряват мястото й в записа. Информацията е достъпна за всички потребители и никой не може да я промени след факта, защото данните трябва да съответстват на копията, които всички останали имат.

Сензорите на SweetSense могат точно да проследяват количеството подпочвена вода, изтеглена от всяка помпа в система и предава тази информация на IBM Blockchain чрез сателити, така че данните да текат дори отдалечено области. В Blockchain потребителите могат да купуват и продават своите водни кредити, дори да регистрират интелигентни договори за автоматично закупуване или продавайте, когато цената е правилна и всеки може да види кои помпи работят или не, къде се изпомпва вода и т.н. На.

От Кения до Калифорния

Системата, разработена в Африка, е благодат за пастирските общности, които зависят от подпочвените води там. За Freshwater Trust също изглеждаше, че има голям потенциал за Калифорния. Въпреки че хората може да не свържат веднага Кения и Калифорния в съзнанието си, и двата региона разчитат на селското стопанство и на подпочвените води.

Томас е работил с Freshwater Trust в миналото и те видяха шанс да си сътрудничат.

„Тъй като TFT се опитваше да разбере как да помогне на фермерите действително да наблюдават водата и как да помогне на фермерите да се съобразят с устойчивостта на подземните води Действайте“, казва Томас, „и най-важното, как да им помогнете по начин, който облекчава болката от новите регулации и създава пазарни стимули за участващи.”

Създателите на проекта бяха развълнувани от перспективата за това, което те наричат ​​„обратна технология“. трансфер“, на система, проектирана в развиващия се свят, идваща да помогне на Калифорния, сърцето на технологичен свят.

„Мисля, че в американската култура е лесно да се чувстваме като най-добрите“, казва Джонсън. „Защото са ни казвали това или сме си го казвали често. Има много места, където се случват иновации, и мисля, че скоростта на технологиите се демократизира, откъдето идват някои от тези наистина интересни технологични постижения.“

Като се има предвид централната роля на Калифорния в технологичната индустрия, има малко ирония, че големият износител на иновации черпи технология от далечна страна.

„Калифорния е доста технологична в много специфичен смисъл“, казва Джонсън, „и това обикновено не е свързано със селското стопанство. Така че мисля, че вероятно има много области, в които развиващият се свят има учения и има иновации, които могат да научат развития свят на това.

Това, което тази IoT/Blockchain система предлага, е начин за регулиране на използването на подземни води, който е прозрачен и неподкупен, което е полезно, като се има предвид, че фермерите, независимо дали в Кения или Калифорния, могат да бъдат предпазливи към правителството мандати.

„Ако можем да създадем система, която е надеждна, която е неизменна и показва, че като цяло този ресурс, месец след месец, година след година, се управлява устойчиво, но дава на потребителите поверителността и сигурността, от които се нуждаят, за да използват действително тази система,” казва Джонсън, „сега сме говоря.

„Законодателството ще наложи търсенето на тези нови видове системи“, добавя той и така организации като Freshwater Trust се опитват „да разберат нещата, преди всички да са се върнали срещу стената …"

Земята изсъхва

Гърбът на човечеството може все още да не е притиснат до стената, но можем да усетим, че се задава.

„Нямаме налична вода през цялата година, наистина никъде по света, и това се превръща в криза“, казва Томас. „Сушата изостря този проблем, търсенето изостря този проблем и ние трябва да сме сигурни, че водата е налична там, където трябва и когато трябва. И няма да можем да направим това по стария начин“, добавя той. „Няма да строим отново нови язовири или да откраднем цялата вода от планините. Трябва да можем да управляваме водата там, където е.“

Сушата не вреди само на селското стопанство. Скорошно изявление на USDA Forest Service гласи че 18 милиона дървета са загинали в Калифорния от 2017 г. насам, с което общият брой на мъртвите от 2010 г. насам достигна 149 милиона. Тези люспи се простират на милиони акри, море от запалки, чакащи искра. Продължителната суша в Калифорния съвпадна с увеличаването на горските пожари, включително Camp Fire през 2018 г. най-смъртоносният горски пожар в историята на Калифорния.

Ще са необходими стабилна обществена политика и технологични иновации, за да се предотврати бедствието, а Калифорния използва и двете.

„Ние като хора имаме достъп до почти божествена технология в момента“, казва Джонсън. „Нека имаме чувство за спешност и да опитаме нещата и да приложим някои от тези технологии там, където са най-необходими.“

Препоръки на редакторите

• Забравете Интернет на нещата. Ето какво всъщност представлява IoT