Kalifornija koristi Blockchain i IoT za upravljanje korištenjem podzemnih voda

Kalifornija ima problem s vodom.

Država je poljoprivredna sila, proizvodeći preko trećine povrća Sjedinjenih Država i generira više od 50 milijardi dolara godišnje, ali njegova ogromna i raznolika proizvodnja zahtijeva sličnu kolosalnu količinu vode.

Desetljećima su poljoprivrednici i poduzeća crpili podzemnu vodu iz kalifornijskih vodonosnika, propusnih slojeva stijena koji drže vodu pod zemljom, a rezultati su bili zastrašujući. Budući da vodonosnici istječu brže nego što ih kiša može obnoviti, tlo zapravo tone, a taj fenomen se naziva "slijeganje". U područjima gdje zgrade i ceste leže na tlu, to može uzrokovati štetu.

"Kalifornija je ogromna za američku poljoprivredu", rekao je Alex Johnson, direktor Freshwater Funda za The Freshwater Trust, za Digital Trends. "Ali uvelike ovisi o podzemnim vodama, a postoje neki bazeni u središnjoj dolini koji su toliko iscrpljeni tijekom posljednjih nekoliko desetljeća da su 20 stopa niže u nadmorskoj visini jer su ti vodonosnici isušeni i svo je tlo rješavanje.”

Kako vodonosnici tonu, oni ne predstavljaju samo opasnost za infrastrukturu na zemlji. Stijena i tlo zajedno se urušavaju, uklanjajući prostor u kojem se nekada mogla nakupiti voda. Ovo bi moglo biti katastrofalno, kao prema kalifornijskom Odjelu za vodne resurse, u prosječnoj godini podzemne vode čine 38 posto državne vodoopskrbe; u sušnim godinama taj broj može skočiti preko 46 posto.

Ako Kalifornija želi spriječiti daljnje iscrpljivanje vodonosnika i preživjeti suše poput one koja ju je pogodila od 2011. do 2017., država će morati upravljati korištenjem svoje podzemne vode. U središnjoj dolini skupina organizacija radi na projektu koji bi mogao zaustaviti plimu kombiniranjem dviju tehnologija: interneta stvari (IoT) i Blockchaina.

Projekt rođen u kolijevci čovječanstva

Prvi veliki izazov bio je otkriti kako nadzirati razine podzemnih voda u cijeloj državi. Srećom, ovo je problem s kojim se ljudi u drugim dijelovima svijeta bore godinama i za koji su već razvili rješenja.

"Danas ovo primarno radimo u istočnoj Africi", kaže Evan Thomas, izvršni direktor SweetSensea, tvrtke koja koristi satelitski povezane senzore za nadzor ruralnih zaliha vode. "Zapravo je 30 posto manje padalina nad istočnom Afrikom u prošlosti svake godine tijekom 30 godina", objašnjava on, "pa Suša je sada gotovo svake godine, umjesto svakih deset ili 20 godina, a posljedice suše su stvarno teški. 250.000 ljudi umrlo je 2011. zbog suše u Etiopiji i Keniji, a gotovo deset milijuna ljudi je bilo pogođeno.”

U Keniji, SweetSense se udružio s IBM Researchom, a uz potporu Američke agencije za međunarodni razvoj (USAID), izgradili su sustav za korištenje IoT senzora za „praćenje korištenja i potražnje podzemne vode, povezivanje toga s dostupnošću površinske vode oborine, a zatim također, većina što je još važnije, upotrijebite te podatke za prepoznavanje kvara pumpe za vodu kako bismo je mogli popraviti i osigurati da ljudi imaju pristup vodi tijekom cijele godine."

Korištenje IoT-a je uzbudljivo: ovo je tehnologija koju mnogi ljudi prvo povezuju s kuhinjskim uređajima i Alexa zvučnika, koji se koriste za spašavanje života od suše. IoT, internet stvari, odnosi se, općenito, na sposobnost strojeva da međusobno komuniciraju.

Zamislite moderan, tehnički stan: možda imate središte pametne kuće koje, kada sat otkuca 7 ujutro, govori vašem pametnom telefonu zvučnik za puštanje alarma, vaš aparat za kavu za početak kuhanja lonca, vaš TV za uključivanje i promjenu kanala na jutarnji vijesti. Ako je vanjska temperatura ispod određenog praga, vaš pametni termostat pojačava grijanje. Iako ste možda u početku programirali ove upute, strojevi mogu "razgovarati" jedni s drugima i izvršavati upute bez ljudskog mikroupravljanja njima.

Važno je da uređaji mogu komunicirati jedni s drugima bez sinkronizacije sa širim internetom, a to je ključno za rad SweetSensea u Africi.

"Razlog zašto je ovo IoT je što smo potpuno izvan mreže", objašnjava Thomas. "Nema mobilnih usluga, nema struje, nema priključaka na komunalije, tako da imamo samostalan, senzor na solarno napajanje koji je priključen na ove crpke koji može nadzirati opskrbu vodom i povezati ga preko satelita mreže.”

Senzori mogu stati u nečiji dlan, a napaja ih "solarna ploča od 2 W koja je veličine male knjige mekog uveza."

Zajednički resurs zahtijeva zajedničke informacije

Mogućnost preciznog mjerenja korištenja podzemne vode ključni je korak, ali nije dovoljno samo imati točne instrumente. Podzemna voda je jedinstveno kompliciran resurs za upravljanje. Sve leži pod zemljom, izvan vidokruga, a zbog toga koliko je ključno za razne industrije, svatko želi svoj gutljaj u fontani.

"Mislim da postoji inherentna poteškoća u upravljanju vodom i prirodnim resursima gdje je teško pratiti tko što radi i pratiti to tijekom vremena", kaže Johnson. "Ne postoji puno povjerenja između korisnika, osobito između korisnika i vlade ili lokalnih upravljačkih agencija prema drugim subjektima koji žele isti resurs."

Korištenje podzemnih voda izvrstan je primjer tragedija zajedničkog dobra, ideja koja je prezentirana sa zajedničkim resursom, pojedinci će odlučiti maksimalno povećati vlastitu upotrebu toga, unatoč činjenici da bi, ako svi tako učine, to moglo iscrpiti resurse i propasti skupina.

Upravljanje zajedničkim resursom kao što je voda, onim za koji ljudi smatraju da prirodno ima pravo, ne zahtijeva samo opstanak grupe koji ovisi o tome da svatko racionira njihovu upotrebu. To zahtijeva povjerenje. Svaki pojedinac želi znati da svi ostali igraju po istim pravilima.

“Voda je zajednički resurs,” kaže Nathan Wangusi, tehnički voditelj za vodu u IBM Research Africa, “što znači da ako crpimo iz isti vodonosnik trebamo imati uvjete o tome koliko vadimo, kojom brzinom vadimo... tako da je ideja o konsenzusu vrlo važno."

Tržišni pristup

Wangusi i njegov tim rade u Keniji, u regiji koju opisuje kao "slabo naseljenu" i "pretežno pastoralnu... uvelike ovisi o podzemnim vodama.” To je također regija u kojoj je teško primijeniti mnoge tehnologije rješenja. Wangusi i njegov tim odlučili su se usredotočiti na to kako unovčiti prava na vodu.

"Razmislite o bilo kojem drugom prirodnom resursu, kao što su minerali, zemlja, pristup mogućnosti zagađivanja", objašnjava Wangusi, "dobijete one prava putem neke dozvole... ako imate kredit za ugljik, dobivate neku dozvolu da stavite određenu količinu ugljika u okoliš."

Isto tako, ako posjedujete zemlju, možete uzgajati usjeve i imate pravo prodati te usjeve. Ako posjedujete rudnik, možete vaditi minerale iz njega i prodavati ih. Podzemne vode su ipak teže.

"Ono što je drugačije u vezi s pravima na vodu, više nego s drugim pravima na prirodne resurse, je to što prava na vodu ne možete pretvoriti izravno... u komercijalni instrument."

Wangusi i njegov tim odlučili su se za ideju kredita za podzemne vode. Kredit daje vlasniku pravo da iz zemlje izvuče određenu količinu vode, a ako vlasnik to ne želi sami iskoriste to pravo, mogu ih “pretvoriti u komercijalne instrumente kojima možete trgovati na otvorenom tržište."

Međutim, na tržištu se radi o povjerenju. Uključeni ljudi trebaju vjerovati da je proizvod koji kupuju - u ovom slučaju pravo na vađenje podzemne vode - valjan i moraju vjerovati da nitko drugi ne igra sa sustavom. Zašto bi se poljoprivrednik ograničio samo na vodu za koju si može priuštiti kupnju dozvole ako sumnja da njegov susjed crpi vodu bezobzirno? Svatko mora imati pristup tim informacijama i znati da su informacije vjerodostojne.

Sustav u koji svi mogu vjerovati

“Tehnologija koja je osmišljena da podrži konsenzus i demokratizirani pristup informacijama,” kaže Wangusi, “je po definiciji Blockchain, jer vi imate tu ideju nepromjenjive glavne knjige, a onda imate ideju pametnog ugovora koji može premještati transakcije unutar tog Blockchaina mreža."

Blockchain je tehnologija koji je u osnovi kriptovaluta poput Bitcoina, ali ima mnogo potencijala za druge primjene. Jednostavno rečeno, Blockchain je decentralizirana knjiga koju dijele svi koji joj žele pristup.

Kada bilo koji broj strana sklopi transakciju ili neki drugi dogovor (recimo, registrira "pametni ugovor") na Blockchainu, druge strane na mreži to provjeravaju i osiguravaju njegovo mjesto u zapisu. Podaci su dostupni svim korisnicima i nitko ih ne može naknadno mijenjati jer se podaci moraju uskladiti s kopijama koje imaju svi ostali.

SweetSense senzori mogu točno pratiti količinu podzemne vode izvučene iz bilo koje pumpe u sustav i prenijeti te informacije u IBM-ov Blockchain putem satelita, tako da podaci teku čak i na daljinu područja. Na Blockchainu korisnici mogu kupovati i prodavati svoje kredite za vodu, čak i registrirati pametne ugovore za automatsku kupnju ili prodaj kad je cijena prava i svatko može vidjeti koje pumpe rade ili ne, gdje se crpi voda i t.d. na.

Od Kenije do Kalifornije

Sustav, razvijen u Africi, blagodat je za pastirske zajednice koje tamo ovise o podzemnim vodama. Za Freshwater Trust također se činilo da ima mnogo potencijala za Kaliforniju. Iako ljudi možda neće odmah povezati Keniju i Kaliforniju u svom umu, obje se regije oslanjaju na poljoprivredu i obje se oslanjaju na podzemne vode.

Thomas je u prošlosti radio sa Freshwater Trustom i vidjeli su priliku za suradnju.

„Zato što je TFT pokušavao otkriti kako pomoći poljoprivrednicima da stvarno prate vodu i kako pomoći poljoprivrednicima da se pridržavaju Održivosti podzemnih voda Djelujte", kaže Thomas, "i što je najvažnije, kako im pomoći na način koji će olakšati bol novih propisa i stvoriti tržišne poticaje za sudjelovanje.”

Tvorci projekta bili su uzbuđeni mogućnošću onoga što nazivaju "obrnutom tehnologijom". transfer”, sustava projektiranog u svijetu u razvoju koji dolazi pomoći Kaliforniji, srcu svijeta svijet tehnologije.

"Mislim da je lako, u američkoj kulturi, osjećati se kao da smo najbolji", kaže Johnson. “Zato što su nam to govorili, ili smo sami sebi to često govorili. Postoji mnogo mjesta gdje se događaju inovacije i mislim da se brzina tehnologije demokratizirala tamo odakle dolaze neki od tih stvarno zanimljivih tehnoloških napredaka.”

S obzirom na središnju ulogu Kalifornije u tehnološkoj industriji, tu ima malo ironije, veliki izvoznik inovacija koristi tehnologiju iz daleke zemlje.

“Kalifornija je prilično tehnička u vrlo specifičnom smislu,” kaže Johnson, “a to se općenito ne odnosi na poljoprivredu. Tako da mislim da vjerojatno postoji mnogo područja u kojima svijet u razvoju ima učenja i ima inovacije koje to mogu naučiti razvijeni svijet."

Ono što ovaj IoT/Blockchain sustav nudi je način reguliranja korištenja podzemne vode koji je transparentan i nepotkupljiv, što je korisno s obzirom na to da farmeri, bilo u Keniji ili Kaliforniji, mogu biti oprezni prema vladi mandate.

„Ako možemo stvoriti sustav koji je vjerodostojan, koji je nepromjenjiv i pokazuje da se taj resurs, iz mjeseca u mjesec, iz godine u godinu, sveukupno upravlja održivo, ali daje korisnicima privatnost i sigurnost koja im je potrebna za stvarno korištenje tog sustava," kaže Johnson, "sada smo pričajući.”

"Zakonodavstvo će potaknuti potražnju za ovim novim vrstama sustava", dodaje, i tako organizacije kao što je Freshwater Trust pokušavaju “shvatiti stvari prije nego što se svi vrate uza zid …"

Zemlja se suši

Leđa čovječanstva možda još nisu pritisnuta uza zid, ali možemo osjetiti da prijeti.

“Nemamo vode dostupnu tijekom cijele godine, zapravo nigdje u svijetu, i to postaje kriza,” kaže Thomas. „Suša pogoršava ovaj problem, potražnja pogoršava ovaj problem i moramo se pobrinuti da voda bude dostupna gdje treba i kada treba. A to nećemo moći na stari način", dodaje. “Nećemo samo ponovno graditi nove brane ili ukrasti svu vodu iz planina. Moramo biti u stanju upravljati vodom tamo gdje je.”

Suša ne šteti samo poljoprivredi. Nedavna izjava Ministarstva šumarstva USDA navodi da U Kaliforniji je od 2017. stradalo 18 milijuna stabala, čime se ukupan broj mrtvih od 2010. popeo na 149 milijuna. Te se ljuske protežu milijunima hektara, more paljevine koje čeka iskru. Dugotrajna suša u Kaliforniji poklopila se s povećanjem šumskih požara, uključujući Camp Fire 2018. najsmrtonosniji šumski požar u povijesti Kalifornije.

Bit će potrebna snažna javna politika i tehnološka inovacija da bi se spriječila katastrofa, a Kalifornija koristi oboje.

"Mi kao ljudi trenutno imamo pristup gotovo božanskoj tehnologiji", kaže Johnson. "Imajmo osjećaj hitnosti i pokušajmo stvari te primijenimo neke od ovih tehnologija tamo gdje su najpotrebnije."

Preporuke urednika

• Zaboravite Internet stvari. Evo što IoT zapravo predstavlja