Kalifornie používá Blockchain a IoT ke správě využívání podzemních vod

Kalifornie má problém s vodou.

Stát je zemědělskou velmocí, produkuje více než třetinu zeleniny ve Spojených státech a generující přes 50 miliard dolarů za rok, ale jeho obrovská a rozmanitá produkce vyžaduje podobně kolosální množství vody.

Zemědělci a podniky po desetiletí odčerpávali podzemní vodu z kalifornských vodonosných vrstev, propustných vrstev hornin, které zadržují vodu pod zemí, a výsledky jsou děsivé. Vzhledem k tomu, že vodonosné vrstvy odtékají rychleji, než je déšť dokáže doplnit, půda ve skutečnosti klesá, což je fenomén zvaný „pokles“. V oblastech, kde budovy a silnice spočívají na zemi, to může způsobit poškození.

„Kalifornie je pro americké zemědělství obrovská,“ řekl pro Digital Trends Alex Johnson, ředitel sladkovodního fondu The Freshwater Trust. „Je to ale silně závislé na podzemních vodách a v centrálním údolí jsou některé pánve, které byly tak vyčerpané v posledních několika desetiletích jsou o 20 stop níže v nadmořské výšce, protože tyto vodonosné vrstvy byly odvodněny a veškerá zem je vyrovnání.”

Jak vodonosné vrstvy klesají, nepředstavují pouze riziko pro infrastrukturu na zemi. Kámen a půda se zhroutí společně a odstraní se prostor, kde by se mohla kdysi hromadit voda. To by mohlo být katastrofální, např podle kalifornského ministerstva vodních zdrojů, v průměrném roce tvoří podzemní voda 38 procent zásob vody státu; v suchých letech může toto číslo vyskočit přes 46 procent.

Pokud se Kalifornie chystá zabránit dalšímu vyčerpání vodonosných vrstev a přežít sucha, jako je ta, která ji postihla v letech 2011 až 2017, bude muset stát řídit spotřebu podzemní vody. V centrálním údolí skupina organizací pracuje na projektu, který by mohl zastavit příliv tím, že kombinuje dvě technologie: internet věcí (IoT) a Blockchain.

Projekt zrozený v kolébce lidstva

První velkou výzvou bylo vymyslet, jak monitorovat hladiny podzemních vod v celém státě. Naštěstí se jedná o problém, se kterým se lidé v jiných oblastech světa potýkají roky a již vyvinuli řešení.

„Dnes to primárně děláme ve východní Africe,“ říká Evan Thomas, generální ředitel společnosti SweetSense, která používá k monitorování zásob vody na venkově senzory připojené k satelitu. „Ve východní Africe je ve skutečnosti o 30 procent méně srážek ročně za posledních 30 let,“ vysvětluje, „takže sucho je nyní v podstatě každý rok, místo každých deset nebo 20 let, a důsledky sucha jsou skutečně těžké. V roce 2011 zemřelo v důsledku sucha v Etiopii a Keni 250 000 lidí a postiženo bylo téměř deset milionů lidí.

V Keni se SweetSense spojila s IBM Research as podporou Agentury pro mezinárodní rozvoj Spojených států (USAID) vybudovali systém používat senzory internetu věcí k „monitorování využití a poptávky podzemních vod, korelovat to s dostupností dešťové povrchové vody a pak také důležité je použít tato data k identifikaci, kdy vodní čerpadlo selže, abychom mohli jít ven a opravit to a zajistit, aby lidé měli přístup k vodě celoročně."

Využití IoT je vzrušující: Zde je technologie, kterou si mnoho lidí spojuje nejprve s kuchyňskými spotřebiči a Alexa reproduktory, které se používají k záchraně životů před suchem. IoT, internet věcí, obecně odkazuje na schopnost strojů mezi sebou komunikovat.

Představte si moderní byt pro techniky: Možná máte chytré domácí centrum, které když hodiny odbijí 7 hodin ráno, řekne vašemu chytrému reproduktor pro spuštění budíku, kávovar pro zahájení vaření konvice, zapnutí televizoru a přepnutí kanálu na ráno zprávy. Pokud je venkovní teplota pod určitou prahovou hodnotou, váš chytrý termostat zvýší teplotu. I když jste tyto pokyny možná naprogramovali na začátku, stroje spolu mohou „mluvit“ a provádět pokyny, aniž by je člověk mikromanažoval.

Důležité je, že zařízení mohou mezi sebou komunikovat, aniž by se synchronizovala s širším internetem, a to je pro práci SweetSense v Africe zásadní.

„Důvodem, proč je to IoT, je to, že jsme úplně mimo síť,“ vysvětluje Thomas. „Neexistuje žádná mobilní služba, není zde napájení, není zde žádné napojení na veřejné sítě, takže máme samostatný, solárně napájený senzor, který je připojen k těmto čerpadlům, který může monitorovat dodávku vody a připojit ji přes satelit sítě."

Senzory se vejdou do dlaně člověka a jsou napájeny „2wattovým solárním panelem, který má velikost malé brožované knihy“.

Sdílený zdroj vyžaduje sdílené informace

Schopnost přesně měřit využití podzemní vody je zásadním krokem, ale nestačí mít pouze přesné přístroje. Podzemní voda je jedinečně komplikovaný zdroj pro správu. Všechno to leží pod zemí, mimo dohled, a protože je to důležité pro různá průmyslová odvětví, každý chce svůj doušek u fontány.

„Myslím si, že ve vodním hospodářství a hospodaření s přírodními zdroji jsou neodmyslitelné potíže, kdy je těžké sledovat, kdo co dělá, a sledovat to v průběhu času,“ říká Johnson. "Mezi uživateli není velká důvěra, zejména mezi uživateli a vládou nebo místními správními úřady k jiným subjektům, které chtějí stejný zdroj."

Skvělým příkladem je využití podzemní vody tragédie Commons, myšlenka, která byla prezentována se sdíleným zdrojem, se jednotlivci rozhodnou maximalizovat své vlastní využití a to navzdory skutečnosti, že pokud tak učiní všichni, mohlo by to vyčerpat zdroje a zničit je skupina.

Správa sdíleného zdroje, jako je voda, na kterou se lidé cítí přirozeně oprávněni, vyžaduje nejen přežití skupiny, které závisí na tom, zda každý přiděluje její využívání. Vyžaduje to důvěru. Každý chce vědět, že všichni ostatní hrají podle stejných pravidel.

„Voda je sdílený zdroj,“ říká Nathan Wangusi, technický vedoucí pro vodu v IBM Research Africa, „což znamená, že pokud těžíme z stejná vodonosná vrstva, kterou potřebujeme mít podmínky o tom, kolik těžíme, jakou rychlostí těžíme… takže myšlenka konsensu je velmi Důležité."

Tržní přístup

Wangusi a jeho tým pracují v Keni, v regionu, který popisuje jako „řídce osídlený“ a „z velké části pastorační… silně závislé na podzemní vodě." Je to také region, ve kterém je těžké nasadit mnoho technologií řešení. Wangusi a jeho tým se rozhodli zaměřit na to, jak zpeněžit práva na vodu.

„Myslíte na jakýkoli jiný přírodní zdroj, jako jsou nerosty, půda, přístup ke schopnosti znečišťovat,“ vysvětluje Wangusi, „dostanete práva prostřednictvím nějakého povolení … pokud máte uhlíkový kredit, získáte nějaké povolení vložit do něj určité množství uhlíku životní prostředí."

Stejně tak, pokud vlastníte půdu, můžete pěstovat plodiny a mít právo tyto plodiny prodávat. Pokud vlastníte důl, můžete z něj těžit minerály a prodávat je. Podzemní voda je však složitější.

"Na vodních právech se liší více než na jiných právech na přírodní zdroje to, že nemůžete převést vodní práva přímo... na komerční nástroj."

Wangusi a jeho tým se usadili na myšlence kreditů podzemní vody. Kredit poskytuje vlastníkovi právo čerpat ze země určité množství vody, a pokud si to vlastník nepřeje sami toto právo využít, mohou je „přeměnit na komerční nástroje, které můžete obchodovat na otevřeném trhu trh."

Trhy jsou však o důvěře. Zainteresovaní lidé musí věřit, že produkt, který kupují – v tomto případě právo na těžbu podzemní vody – je platný, a musí věřit, že nikdo jiný nehraje na systém. Proč by se zemědělci omezovali pouze na vodu, na kterou si mohou dovolit koupit povolení, když mají podezření, že jejich soused čerpá vodu bezohledně? Každý musí mít k těmto informacím přístup a vědět, že informace jsou důvěryhodné.

Systém, kterému může věřit každý

„Technologie, která je navržena tak, aby podporovala konsensus a demokratizovaný přístup k informacím,“ říká Wangusi, „je z definice Blockchain, protože mít představu účetní knihy, která je neměnná, a pak máte představu chytré smlouvy, která může přesouvat transakce v rámci tohoto blockchainu síť."

Blockchain je technologie který je základem kryptoměn, jako je bitcoin, ale má velký potenciál pro další aplikace. Zjednodušeně řečeno, blockchain je decentralizovaná účetní kniha, kterou sdílí každý, kdo k ní chce mít přístup.

Když jakýkoli počet stran provede transakci nebo jinou dohodu (řekněme registrací „inteligentní smlouvy“) na blockchainu, ostatní strany v síti to ověří a zajistí si jeho místo v záznamu. Informace jsou dostupné všem uživatelům a nikdo je poté nemůže změnit, protože data musí být v souladu s kopiemi, které mají všichni ostatní.

Senzory SweetSense dokážou přesně sledovat množství podzemní vody čerpané z jakéhokoli čerpadla v a předávají tyto informace do blockchainu IBM přes satelity, takže data proudí i na dálku oblasti. Na Blockchainu mohou uživatelé nakupovat a prodávat své kredity za vodu, a to i registrací chytrých smluv pro automatické nakupování resp prodávejte, když je cena správná a každý vidí, která čerpadla jsou funkční nebo ne, kde se čerpá voda atd. na.

Z Keni do Kalifornie

Systém vyvinutý v Africe je přínosem pro pastevecké komunity, které jsou tam závislé na podzemní vodě. Pro Freshwater Trust se také zdálo, že má velký potenciál pro Kalifornii. I když si lidé ve svých myslích Keňu a Kalifornii nemusí hned propojit, oba regiony spoléhají na zemědělství a oba na podzemní vodu.

Thomas v minulosti spolupracoval s Freshwater Trust a viděli šanci na spolupráci.

„Protože TFT se snažila přijít na to, jak pomoci farmářům skutečně monitorovat vodu a jak pomoci farmářům dodržovat zásady udržitelnosti podzemních vod. Jednat,“ říká Thomas, „a co je nejdůležitější, jak jim pomoci způsobem, který zmírní bolest z nových regulací a vytvoří tržní pobídky pro účastní.”

Tvůrci projektu byli nadšeni vyhlídkou na to, čemu říkají „reverzní technologie transfer“, systému vytvořeného v rozvojovém světě, který přichází na pomoc Kalifornii, srdci země technický svět.

„Myslím, že v americké kultuře je snadné mít pocit, že jsme nejlepší,“ říká Johnson. „Protože nám to bylo řečeno, nebo jsme si to říkali hodně. Existuje spousta míst, kde dochází k inovacím, a myslím, že rychlost technologií se demokratizovala tam, kde se berou některé z těch opravdu zajímavých technologických pokroků.“

Vzhledem k ústřední roli Kalifornie v technologickém průmyslu je v tom trochu ironie, velký exportér inovací čerpajících technologie z daleké země.

„Kalifornie je docela technická ve velmi specifickém smyslu,“ říká Johnson, „a to obecně není kolem zemědělství. Takže si myslím, že pravděpodobně existuje mnoho oblastí, kde rozvojový svět učí a má inovace, které to mohou rozvinutý svět naučit.“

Tento systém IoT/Blockchain nabízí transparentní a transparentní způsob regulace využívání podzemních vod neúplatný, což je užitečné vzhledem k tomu, že farmáři, ať už v Keni nebo Kalifornii, se mohou mít na pozoru před vládou mandáty.

„Pokud dokážeme vytvořit systém, který je důvěryhodný, neměnný a ukazuje, že celkově se tento zdroj měsíc po měsíci, rok co rok spravováno udržitelně, ale poskytuje uživatelům soukromí a zabezpečení, které potřebují, aby tento systém skutečně používali,“ říká Johnson, „nyní jsme mluvící."

„Legislativa vynutí poptávku po těchto nových typech systémů,“ dodává a tak dále organizace jako Freshwater Trust se snaží „vyřešit věci dříve, než budou všichni zády proti zdi …"

Země je vyprahlá

Záda lidstva možná ještě nejsou přitisknutá ke zdi, ale cítíme, že se to rýsuje.

„Nemáme vodu k dispozici celoročně, opravdu nikde na světě, a začíná to být krize,“ říká Thomas. „Sucho tento problém zhoršuje, poptávka tento problém zhoršuje a my musíme zajistit, aby voda byla dostupná tam, kde je potřeba a kdy je potřeba. A to starým způsobem nebudeme schopni,“ dodává. „Nebudeme jen znovu stavět nové přehrady nebo krást veškerou vodu z hor. Musíme být schopni hospodařit s vodou tam, kde je.“

Sucho neškodí jen zemědělství. Nedávné prohlášení od USDA Forest Service tvrdí, že Od roku 2017 zemřelo v Kalifornii 18 milionů stromů, čímž se celkový počet mrtvých od roku 2010 zvýšil na 149 milionů. Tyto slupky se táhnou na milionech akrů, moře podpalu čekající na jiskru. Dlouhotrvající sucho v Kalifornii se časově shodovalo s nárůstem lesních požárů, včetně Camp Fire v roce 2018, nejsmrtelnější lesní požár v historii Kalifornie.

K odvrácení katastrofy bude zapotřebí robustní veřejné politiky a technologických inovací a Kalifornie využívá obojí.

„My jako lidé máme právě teď přístup k téměř božským technologiím,“ říká Johnson. "Pojďme mít pocit naléhavosti a vyzkoušejme věci a aplikujme některé z těchto technologií tam, kde jsou nejvíce potřeba."

Doporučení redakce

• Zapomeňte na internet věcí. Zde je to, co IoT skutečně znamená