Kalifornija izmanto Blockchain un IoT, lai pārvaldītu gruntsūdeņu izmantošanu

Kalifornijā ir ūdens problēma.

Valsts ir lauksaimniecības spēkstacija, ražo vairāk nekā trešdaļu Amerikas Savienoto Valstu dārzeņu un gadā ienesot vairāk nekā 50 miljardus ASV dolāru, taču tās milzīgajai un daudzveidīgajai produkcijai ir nepieciešams tikpat milzīgs ūdens daudzums.

Gadu desmitiem zemnieki un uzņēmumi ir izsūknējuši gruntsūdeņus no Kalifornijas ūdens nesējslāņiem, caurlaidīgajiem iežu slāņiem, kas aiztur ūdeni pazemē, un rezultāti ir biedējoši. Tā kā ūdens nesējslāņi iztukšojas ātrāk, nekā lietus spēj tos papildināt, zeme faktiski nogrimst, un šo parādību sauc par "grimšanu". Vietās, kur ēkas un ceļi atrodas virs zemes, tas var radīt bojājumus.

"Kalifornija ir milzīga Amerikas lauksaimniecībai," izdevumam Digital Trends teica Alekss Džonsons, The Freshwater Trust Freshwater fonda direktors. "Bet tas ir ļoti atkarīgs no gruntsūdeņiem, un centrālajā ielejā ir daži baseini, kas ir tik ļoti noplicināti. pēdējo pāris gadu desmitu laikā tie ir 20 pēdas zemāki, jo šie ūdens nesējslāņi ir nosusināti un visa zeme nokārtošana.”

Tā kā ūdens nesējslāņi grimst, tie neapdraud tikai infrastruktūru uz zemes. Akmens un augsne sabrūk kopā, noņemot vietu, kur kādreiz varēja uzkrāties ūdens. Tas varētu būt katastrofāli, kā saskaņā ar Kalifornijas Ūdens resursu departamenta datiem, vidēji gadā pazemes ūdeņi veido 38 procentus no valsts ūdensapgādes; sausos gados šis skaitlis var pārsniegt 46 procentus.

Ja Kalifornija novērsīs turpmāku ūdens nesējslāņu noplicināšanu un pārdzīvos tādus sausumus, kāds to skāra no 2011. līdz 2017. gadam, štatam būs jāpārvalda gruntsūdeņu izmantošana. Centrālajā ielejā organizāciju grupa strādā pie projekta, kas varētu apturēt paisumu, apvienojot divas tehnoloģijas: lietu internetu (IoT) un Blockchain.

Projekts, kas dzimis cilvēces šūpulī

Pirmais lielais izaicinājums bija izdomāt, kā uzraudzīt gruntsūdens līmeni visā valstī. Par laimi, šī ir problēma, ar kuru cilvēki citos pasaules reģionos ir cīnījušies gadiem ilgi un jau ir izstrādājuši risinājumus.

“Šodien mēs to galvenokārt darām Austrumāfrikā,” saka Evans Tomass, uzņēmuma SweetSense izpilddirektors, kas izmanto ar satelītu savienotus sensorus, lai uzraudzītu lauku ūdens piegādi. "Pagājušajā gadā Austrumāfrikā ir par 30 procentiem mazāk nokrišņu katru gadu 30 gadu laikā," viņš skaidro, "tāpēc Sausums būtībā ir katru gadu tagad, nevis ik pēc desmit vai 20 gadiem, un sausuma sekas patiešām ir smagas. 2011. gadā sausuma dēļ Etiopijā un Kenijā gāja bojā 250 000 cilvēku, un tas cieta gandrīz desmit miljonus cilvēku.

Kenijā SweetSense sadarbojās ar IBM Research, un ar Amerikas Savienoto Valstu Starptautiskās attīstības aģentūras (USAID) atbalstu viņi izveidoja sistēma, lai izmantotu IoT sensorus, lai “uzraudzītu gruntsūdeņu izmantošanu un pieprasījumu, korelētu to ar nokrišņu daudzumu virszemes ūdens pieejamību, kā arī lielāko daļu svarīgi ir izmantot šos datus, lai noteiktu, kad ūdens sūknis sabojājas, lai mēs varētu iziet un salabot un nodrošināt, ka cilvēkiem ir pieejams ūdens. visu gadu."

IoT izmantošana ir aizraujoša: šī ir tehnoloģija, ko daudzi cilvēki vispirms saista ar virtuves iekārtām un Alexa skaļruņi, ko izmanto, lai glābtu dzīvības no sausuma. IoT, lietu internets, kopumā attiecas uz mašīnu spēju sazināties savā starpā.

Iedomājieties modernu, tehnisku dzīvokli: jums varētu būt viedās mājas centrs, kas, kad pulkstenis sit 7:00, informē jūsu viedtālruni. skaļrunis, lai atskaņotu modinātāju, jūsu kafijas automāts, lai sāktu vārīt katliņu, jūsu televizors, lai ieslēgtu un mainītu kanālu uz rīta ziņas. Ja temperatūra ārā ir zem noteikta sliekšņa, viedais termostats paaugstina siltumu. Lai gan jūs, iespējams, sākotnēji esat ieprogrammējis šīs instrukcijas, iekārtas var “sarunāties” savā starpā un izpildīt norādījumus, cilvēkam tos nepārvaldot.

Svarīgi ir tas, ka ierīces var sazināties viena ar otru, nesinhronizējot to ar plašāku internetu, un tas ir ļoti svarīgi SweetSense darbam Āfrikā.

“IoT iemesls ir tas, ka mēs esam pilnībā ārpus tīkla,” skaidro Tomass. “Nav mobilā pakalpojuma, nav strāvas, nav komunālo pakalpojumu savienojumu, tāpēc mums ir autonoms, ar saules enerģiju darbināms sensors, kas ir pievienots šiem sūkņiem, kas var uzraudzīt ūdens piegādi un savienot to, izmantojot satelītu tīkli.”

Sensori var ietilpt cilvēka plaukstā, un tos darbina "2 vatu saules panelis, kas ir mazas brošētas grāmatas lielumā".

Kopīgam resursam ir nepieciešama koplietojama informācija

Spēja precīzi izmērīt gruntsūdeņu izmantošanu ir būtisks solis, taču nepietiek tikai ar precīziem instrumentiem. Gruntsūdeņi ir unikāli sarežģīti apsaimniekojami resursi. Tas viss atrodas pazemē, prom no redzesloka, un tā kā tas ir ļoti svarīgi dažādām nozarēm, ikviens vēlas malkot pie strūklakas.

"Es domāju, ka ūdens apsaimniekošanā un dabas resursu pārvaldībā ir raksturīgas grūtības, kad ir grūti izsekot, kas ko dara, un laika gaitā izsekot tam," saka Džonsons. "Starp lietotājiem nav lielas uzticēšanās, jo īpaši starp lietotājiem un valdību vai vietējām pārvaldības aģentūrām citām struktūrām, kas vēlas to pašu resursu."

Gruntsūdeņu izmantošana ir lielisks piemērs koplietošanas traģēdija, ideja, kas tika prezentēta ar kopīgu resursu, indivīdi nolems maksimāli palielināt savu izmantošanu no tā, neskatoties uz to, ka, ja visi tā darītu, tas varētu izsmelt resursus un nolemt grupai.

Tāda kopīga resursa kā ūdens pārvaldība, uz ko cilvēki jūtas dabiski tiesīgi, prasa ne tikai grupas izdzīvošanu, kas ir atkarīga no tā, vai katrs noteiks to izmantošanu. Tas prasa uzticību. Katrs indivīds vēlas zināt, ka visi pārējie spēlē pēc tiem pašiem noteikumiem.

“Ūdens ir kopīgs resurss,” saka Neitans Vangusi, IBM Research Africa tehniskais vadītājs ūdens jautājumos, “tas nozīmē, ja mēs iegūstam no tajā pašā ūdens nesējslānī mums ir jābūt nosacījumiem par to, cik daudz mēs iegūstam, ar kādu ātrumu mēs iegūstam … tāpēc vienprātības ideja ir ļoti laba svarīgs."

Uz tirgu balstīta pieeja

Vangusi un viņa komanda strādā Kenijā, reģionā, kuru viņš raksturo kā “mazapdzīvotu” un “lielākoties pastorālu… ļoti atkarīga no gruntsūdeņiem. Tas ir arī reģions, kurā ir grūti izvietot daudzas tehnoloģijas risinājumus. Vangusi un viņa komanda nolēma pievērsties tam, kā gūt peļņu no ūdens tiesībām.

"Jūs domājat par jebkuru citu dabas resursu, piemēram, minerāliem, zemi, piekļuvi spējai piesārņot," skaidro Vangusi, "jūs tos iegūstat. tiesības, izmantojot kādu atļauju… ja jums ir oglekļa kredīts, jūs saņemat atļauju ievietot noteiktu oglekļa daudzumu vide.”

Tāpat, ja jums pieder zeme, jūs varat audzēt labību un jums ir tiesības tos pārdot. Ja jums pieder raktuves, varat no tās iegūt minerālus un tos pārdot. Tomēr gruntsūdeņi ir sarežģītāki.

"Tiesības uz ūdeni, vairāk nekā citas dabas resursu tiesības, atšķiras ar to, ka ūdens tiesības nevar tieši pārvērst par komerciālu instrumentu."

Vangusi un viņa komanda apmetās pie idejas par gruntsūdeņu kredītiem. Kredīts dod īpašniekam tiesības iegūt noteiktu ūdens daudzumu no zemes, un, ja īpašnieks to nevēlas paši izmanto šīs tiesības, viņi var "pārvērst tos komerciālos instrumentos, kurus varat tirgot atklātā veidā tirgus.”

Tomēr tirgi ir saistīti ar uzticēšanos. Iesaistītajām personām ir jāuzticas, ka produkts, ko viņi pērk — šajā gadījumā tiesības iegūt gruntsūdeņus — ir derīgs, un viņiem ir jāuzticas, ka neviens cits nespēlē sistēmu. Kāpēc lauksaimniekam būtu jāaprobežojas tikai ar ūdeni, par kuru var atļauties iegādāties atļauju, ja viņam ir aizdomas, ka kaimiņš sūknē ūdeni ar neapdomīgu pamestību? Ikvienam ir jābūt piekļuvei šai informācijai un jāzina, ka informācija ir uzticama.

Sistēma, kurai var uzticēties ikviens

"Tehnoloģija, kas ir izstrādāta, lai atbalstītu vienprātību un demokratizētu piekļuvi informācijai," saka Vangusi, "pēc definīcijas ir blokķēde, jo jūs jums ir ideja par nemainīgu virsgrāmatu, un tad jums ir ideja par viedo līgumu, kas var pārvietot darījumus šajā blokķēdē. tīkls.”

Blockchain ir tehnoloģija kas ir kriptovalūtu, piemēram, Bitcoin, pamatā, taču tam ir liels potenciāls citām lietojumprogrammām. Vienkārši sakot, Blockchain ir decentralizēta virsgrāmata, ko dala visi, kas vēlas tai piekļūt.

Kad jebkurš pušu skaits blokķēdē veic darījumu vai citu darījumu (piemēram, reģistrē “viedo līgumu”), pārējās tīklā esošās puses to pārbauda un nodrošina tā vietu ierakstā. Informācija ir pieejama visiem lietotājiem, un neviens to nevar mainīt pēc fakta, jo datiem ir jāsakrīt ar kopijām, kas ir visiem citiem.

SweetSense sensori var precīzi izsekot gruntsūdens daudzumam, kas tiek izvadīts no jebkura sūkņa sistēmu un nodod šo informāciju IBM blokķēdei, izmantojot satelītus, lai dati plūstu pat attālināti. apgabali. Vietnē Blockchain lietotāji var pirkt un pārdot savus ūdens kredītus, pat reģistrējot viedos līgumus, lai automātiski iegādātos vai pārdod, kad cena ir pareiza, un visi var redzēt, kuri sūkņi ir vai nedarbojas, kur tiek sūknēts ūdens utt. ieslēgts.

No Kenijas līdz Kalifornijai

Sistēma, kas izstrādāta Āfrikā, ir svētība pastorālajām kopienām, kuras ir atkarīgas no gruntsūdeņiem. Freshwater Trust uzskata, ka tam ir arī liels potenciāls Kalifornijā. Lai gan cilvēki, iespējams, uzreiz nesaista Keniju un Kaliforniju savās domās, abi reģioni paļaujas uz lauksaimniecību un abi paļaujas uz gruntsūdeņiem.

Tomass agrāk bija strādājis ar Freshwater Trust, un viņi redzēja iespēju sadarboties.

"Tā kā TFT mēģināja izdomāt, kā palīdzēt lauksaimniekiem faktiski uzraudzīt ūdeni un kā palīdzēt lauksaimniekiem ievērot gruntsūdeņu ilgtspējības prasības. Rīkojieties,” saka Tomass, “un pats galvenais, kā viņiem palīdzēt tā, lai atvieglotu jauno noteikumu radītās sāpes un radītu tirgus stimulus piedalās.”

Projekta veidotājus sajūsmināja iespēja izveidot to, ko viņi sauc par "reverso tehnoloģiju". nodošana”, par sistēmu, kas izstrādāta jaunattīstības valstīs, lai palīdzētu Kalifornijai, tās centrā tehnoloģiju pasaule.

"Es domāju, ka amerikāņu kultūrā ir viegli justies kā labākajiem," saka Džonsons. "Tāpēc, ka mums tas ir teikts vai mēs paši sev to esam daudz stāstījuši. Ir daudz vietu, kur notiek inovācijas, un es domāju, ka tehnoloģiju ātrums ir demokratizējies, no kurienes nāk daži no šiem patiešām interesantajiem tehnoloģiskajiem sasniegumiem.

Ņemot vērā Kalifornijas centrālo lomu tehnoloģiju nozarē, šeit ir zināma ironija, jo lielais inovāciju eksportētājs izmanto tehnoloģijas no tālas zemes.

"Kalifornija ir diezgan tehniska ļoti specifiskā nozīmē," saka Džonsons, "un tas parasti neattiecas uz lauksaimniecību. Tāpēc es domāju, ka, iespējams, ir daudz jomu, kur jaunattīstības pasaulei ir mācības un jauninājumi, kas to var iemācīt attīstītajai pasaulei.

Tas, ko piedāvā šī IoT/Blockchain sistēma, ir veids, kā regulēt gruntsūdens izmantošanu, kas ir caurspīdīgs un neuzpērkams, kas ir noderīgi, ņemot vērā, ka lauksaimnieki Kenijā vai Kalifornijā var būt piesardzīgi pret valdību pilnvaras.

“Ja mēs varam izveidot sistēmu, kas ir uzticama, nemainīga un parāda, ka kopumā šis resurss mēnesi pēc mēneša, gadu no gada tiek izmantots. pārvalda ilgtspējīgi, bet sniedz lietotājiem privātumu un drošību, kas viņiem nepieciešama, lai faktiski izmantotu šo sistēmu,” saka Džonsons, “tagad mēs esam runājot."

"Tiesību akti piespiedīs pieprasījumu pēc šiem jaunajiem sistēmu veidiem," viņš piebilst, un tā organizācijas, piemēram, Freshwater Trust, cenšas "izdomāt lietas, pirms visi ir atpakaļ pret sienu …"

Zeme kļūst izžuvusi

Cilvēces mugura, iespējams, vēl nav piespiesta pie sienas, bet mēs jūtam, ka tā tuvojas.

"Mums nav pieejams ūdens visu gadu, patiesībā nekur pasaulē, un tā kļūst par krīzi," saka Tomass. "Sausums saasina šo problēmu, pieprasījums saasina šo problēmu, un mums ir jāpārliecinās, ka ūdens ir pieejams tur, kur tam nepieciešams un kad tam ir jābūt. Un mēs to nevarēsim izdarīt vecajā veidā, ”viņš piebilst. "Mēs ne tikai celsim jaunus aizsprostus vai nozagsim visu ūdeni no kalniem. Mums ir jāspēj pārvaldīt ūdeni tur, kur tas ir.

Sausums kaitē ne tikai lauksaimniecībai. Nesenais USDA meža dienesta paziņojums nosaka, ka Kopš 2017. gada Kalifornijā ir miruši 18 miljoni koku, tādējādi kopējais mirušo skaits kopš 2010. gada ir 149 miljoni. Šīs sēnalas stiepjas miljoniem hektāru platībā, iedeguma jūra, kas gaida dzirksteli. Kalifornijas ilgstošais sausums ir sakritis ar savvaļas ugunsgrēku pieaugumu, tostarp 2018. gada nometnes ugunsgrēku, nāvējošākais meža ugunsgrēks Kalifornijas vēsturē.

Lai novērstu katastrofu, būs nepieciešama spēcīga valsts politika un tehnoloģiski jauninājumi, un Kalifornija izmanto abus.

"Mums kā cilvēkiem šobrīd ir pieejama gandrīz dievišķa tehnoloģija," saka Džonsons. "Izjutīsim steidzamību un izmēģināsim lietas un pielietosim dažas no šīm tehnoloģijām tur, kur tās ir visvairāk vajadzīgas."

Redaktoru ieteikumi

• Aizmirstiet par lietu internetu. Lūk, ko īsti nozīmē IoT