Калифорния использует блокчейн и Интернет вещей для управления использованием подземных вод

В Калифорнии проблемы с водой.

Государство является аграрной державой, производит более трети овощей Соединенных Штатов и приносит более 50 миллиардов долларов в год, но его огромный и разнообразный урожай требует столь же колоссального количества воды.

На протяжении десятилетий фермеры и предприятия откачивали грунтовые воды из водоносных горизонтов Калифорнии, проницаемых слоев горных пород, удерживающих воду под землей, и результаты были пугающими. Поскольку водоносные горизонты истощаются быстрее, чем дождь может их пополнить, земля фактически опускается – явление, называемое «оседанием». В районах, где здания и дороги лежат на земле, это может привести к повреждению.

«Калифорния имеет огромное значение для американского сельского хозяйства», — сказал Digital Trends Алекс Джонсон, директор Фонда пресной воды The Freshwater Trust. «Но он сильно зависит от грунтовых вод, и в центральной долине есть несколько бассейнов, которые настолько истощились за время за последние пару десятилетий они оказались на 20 футов ниже по высоте, потому что эти водоносные горизонты были осушены, и вся земля урегулирование».

По мере того, как водоносные горизонты погружаются, они не просто представляют риск для инфраструктуры на местах. Порода и почва разрушаются вместе, удаляя пространство, где когда-то могла скапливаться вода. Это может иметь катастрофические последствия, поскольку по данным Департамента водных ресурсов Калифорнии., в среднем за год подземные воды составляют 38 процентов водоснабжения штата; в засушливые годы это число может превысить 46 процентов.

Если Калифорния собирается предотвратить дальнейшее истощение водоносных горизонтов и пережить засуху, подобную той, которая поразила ее в 2011–2017 годах, штату необходимо будет управлять использованием подземных вод. В центральной долине группа организаций работает над проектом, который может остановить эту волну, объединив две технологии: Интернет вещей (IoT) и блокчейн.

Проект, рожденный в колыбели человечества

Первой большой проблемой было выяснить, как контролировать уровень грунтовых вод по всему штату. К счастью, это проблема, с которой люди в других регионах земного шара борются годами и уже разработали решения.

«Сегодня мы в основном делаем это в Восточной Африке», — говорит Эван Томас, генеральный директор SweetSense, компании, которая использует подключенные к спутникам датчики для мониторинга водоснабжения в сельской местности. «На самом деле в Восточной Африке каждый год в течение 30 лет выпадает на 30 процентов меньше осадков, — объясняет он, — так что засуха теперь практически каждый год, а не каждые десять или 20 лет, и последствия засухи действительно серьезный. В 2011 году из-за засухи в Эфиопии и Кении погибло 250 000 человек, пострадало почти десять миллионов человек».

В Кении компания SweetSense в партнерстве с IBM Research и при поддержке Агентства США по международному развитию (USAID) построила использовать датчики Интернета вещей для «мониторинга использования и спроса на подземные воды, соотносить это с наличием поверхностных вод в виде осадков, а также, большинство главное, используйте эти данные, чтобы определить, когда водяной насос выходит из строя, чтобы мы могли выйти и починить его, а также убедиться, что люди имеют доступ к воде. весь год."

Использование Интернета вещей интересно: вот технология, которую многие люди сначала ассоциируют с кухонной техникой и Алекса динамики, используемые для спасения жизней от засухи. IoT, Интернет вещей, в широком смысле означает способность машин взаимодействовать друг с другом.

Представьте себе современную, технологичную квартиру: у вас может быть центр умного дома, который, когда часы бьют 7 утра, сообщает вашему умному динамик, чтобы включить будильник, кофемашина, чтобы начать заваривать кофе, телевизор, чтобы включиться и переключить канал на утренний. Новости. Если температура на улице ниже определенного порога, ваш умный термостат усиливает нагрев. Хотя вы, возможно, изначально запрограммировали эти инструкции, машины могут «общаться» друг с другом и выполнять инструкции без микроуправления ими со стороны человека.

Важно отметить, что устройства могут взаимодействовать друг с другом без синхронизации с более широким Интернетом, и это имеет решающее значение для работы SweetSense в Африке.

«Причина использования Интернета вещей в том, что мы полностью отключены от сети», — объясняет Томас. «Там нет сотовой связи, нет электричества, нет подключений к коммунальным услугам, поэтому у нас есть автономная, Датчик на солнечной энергии, прикрепленный к этим насосам, может контролировать подачу воды и подключать ее через спутник. сети».

Датчики могут поместиться на ладони человека и питаются от «2-ваттной солнечной панели размером с небольшую книгу в мягкой обложке».

Общий ресурс требует общей информации

Возможность точно измерить использование подземных вод является важным шагом, но недостаточно просто иметь точные инструменты. Подземные воды – это уникально сложный в управлении ресурс. Все это находится под землей, вне поля зрения, и, поскольку это важно для различных отраслей промышленности, каждый хочет выпить из фонтана.

«Я думаю, что в управлении водными ресурсами и природными ресурсами существует неизбежная трудность, когда трудно отследить, кто что делает, и отслеживать это с течением времени», — говорит Джонсон. «Между пользователями не так уж много доверия, особенно между пользователями и правительством или местными управляющими агентствами, и другими организациями, которым нужен тот же ресурс».

Использование подземных вод является прекрасным примером Трагедия общественного достояния, идея о том, что, представив общий ресурс, люди решат максимизировать свое собственное использование. этого, несмотря на то, что если все будут так делать, это может истощить ресурс и обречь группа.

Управление общим ресурсом, таким как вода, на который люди имеют естественное право, требует не только того, что выживание группы зависит от того, чтобы каждый нормировал ее использование. Это требует доверия. Каждый человек хочет знать, что все остальные играют по тем же правилам.

«Вода — это общий ресурс», — говорит Натан Вангуси, технический руководитель отдела водных ресурсов IBM Research Africa, — «это означает, что если мы извлекаем воду из В одном и том же водоносном горизонте нам нужны условия относительно того, сколько мы добываем, с какой скоростью мы добываем… так что идея консенсуса очень важный."

Рыночный подход

Вангуси и его команда работают в Кении, в регионе, который он описывает как «малонаселенный» и «в основном пасторальный… сильно зависит от грунтовых вод». Это также регион, в котором трудно развернуть многие технологические решения. Вангуси и его команда решили сосредоточиться на том, как монетизировать права на воду.

«Если подумать о любом другом природном ресурсе, таком как полезные ископаемые, земля, доступ к возможности загрязнять окружающую среду, — объясняет Вангуси, — вы получаете эти права через какое-то разрешение… если у вас есть углеродный кредит, вы получаете разрешение на выброс определенного количества углерода в среда."

Аналогично, если у вас есть земля, вы можете выращивать урожай и иметь право продавать этот урожай. Если у вас есть шахта, вы можете добывать из нее полезные ископаемые и продавать их. Однако с грунтовыми водами сложнее.

«Что отличает права на воду, в большей степени, чем другие права на природные ресурсы, так это то, что вы не можете напрямую конвертировать права на воду… в коммерческий инструмент».

Вангуси и его команда остановились на идее кредитов на подземные воды. Кредит дает владельцу право добывать из земли определенное количество воды, а если владелец не желает сами воспользоваться этим правом, они могут «конвертировать их в коммерческие инструменты, которыми можно будет торговать на открытом рынке». рынок."

Однако рынки – это вопрос доверия. Участвующие люди должны верить, что продукт, который они покупают (в данном случае право на добычу подземных вод), действителен, и им нужно верить, что никто другой не играет в систему. Зачем фермеру ограничивать себя только той водой, на которую он может себе позволить купить разрешение, если он подозревает, что его сосед безрассудно качает воду? Каждый должен иметь доступ к этой информации и знать, что эта информация заслуживает доверия.

Система, которой каждый может доверять

«Технология, предназначенная для поддержки консенсуса и демократизированного доступа к информации, — говорит Вангуси, — по определению является блокчейном, потому что вы есть идея неизменяемого реестра, а затем идея смарт-контракта, который может перемещать транзакции внутри этого блокчейна. сеть."

Блокчейн — это технология это лежит в основе таких криптовалют, как Биткойн, но у него есть большой потенциал для других приложений. Проще говоря, блокчейн — это децентрализованный реестр, общий для всех, кто хочет к нему получить доступ.

Когда какое-либо количество сторон совершает транзакцию или другую сделку (скажем, регистрирует «умный контракт») в блокчейне, другие стороны в сети проверяют ее и закрепляют ее место в записи. Информация доступна всем пользователям, и никто не может изменить ее постфактум, поскольку данные должны совпадать с копиями, которые есть у всех остальных.

Датчики SweetSense могут точно отслеживать количество грунтовых вод, извлекаемых из любого насоса на территории. систему и передавать эту информацию в блокчейн IBM через спутники, чтобы данные передавались даже в удаленных области. С помощью блокчейна пользователи могут покупать и продавать свои кредиты на воду, даже регистрируя смарт-контракты для автоматической покупки или продажи. продавайте, когда цена будет подходящей, и каждый сможет увидеть, какие насосы исправны, а какие нет, куда перекачивается вода и т. д. на.

От Кении до Калифорнии

Система, разработанная в Африке, является благом для скотоводческих общин, которые зависят от тамошних грунтовых вод. По мнению Freshwater Trust, у него также был большой потенциал для Калифорнии. Хотя люди, возможно, не сразу связывают Кению и Калифорнию в своем сознании, оба региона зависят от сельского хозяйства, и оба полагаются на подземные воды.

В прошлом Томас работал с Freshwater Trust, и они увидели возможность сотрудничества.

«Потому что TFT пыталась выяснить, как помочь фермерам на самом деле контролировать воду и как помочь фермерам соблюдать требования по устойчивому развитию подземных вод. Действовать, — говорит Томас, — и, самое главное, как помочь им таким образом, чтобы облегчить боль от новых правил и создать рыночные стимулы для участие».

Создателей проекта воодушевила перспектива того, что они называют «обратной технологией». передачи» системы, разработанной в развивающемся мире, призванной помочь Калифорнии, сердцу мир технологий.

«Я думаю, в американской культуре легко чувствовать себя лучшими», — говорит Джонсон. «Потому что нам так говорили, или мы много раз говорили себе об этом. Есть много мест, где происходят инновации, и я думаю, что скорость развития технологий демократизировала источники некоторых из этих действительно интересных технологических достижений».

Учитывая центральную роль Калифорнии в технологической индустрии, в этом есть доля иронии: великий экспортер инноваций черпает технологии из далекой страны.

«Калифорния довольно технична в очень специфическом смысле, — говорит Джонсон, — и это обычно не связано с сельским хозяйством. Поэтому я думаю, что, вероятно, существует множество областей, в которых развивающийся мир имеет учения и инновации, которые могут научить этому развитый мир».

Эта система Интернета вещей/блокчейна предлагает прозрачный и понятный способ регулирования использования подземных вод. неподкупны, что полезно, учитывая, что фермеры, будь то в Кении или Калифорнии, могут опасаться правительства мандаты.

«Если мы сможем создать систему, заслуживающую доверия, неизменную и показывающую, что в целом этот ресурс, месяц за месяцем, год за годом, используется управляется устойчиво, но дает пользователям конфиденциальность и безопасность, которые им необходимы для фактического использования этой системы», — говорит Джонсон, — «теперь мы разговариваю».

«Законодательство увеличит спрос на эти новые типы систем», — добавляет он, и поэтому такие организации, как Freshwater Trust, пытаются «во всем разобраться, прежде чем все вернутся». к стене …"

Земля становится сухой

Спина человечества, возможно, еще не прижата к стене, но мы уже чувствуем ее приближение.

«У нас нет воды круглый год, практически нигде в мире, и это становится кризисом», — говорит Томас. «Засуха усугубляет эту проблему, спрос усугубляет эту проблему, и нам необходимо убедиться, что вода доступна там, где она должна быть и когда она должна быть. И мы не сможем сделать это по-старому», — добавляет он. «Мы не собираемся просто снова строить новые плотины или украсть всю воду из гор. Нам нужно уметь управлять водой там, где она есть».

Засуха наносит вред не только сельскому хозяйству. Недавнее заявление Лесной службы Министерства сельского хозяйства США говорится, что С 2017 года в Калифорнии погибло 18 миллионов деревьев, в результате чего общее число погибших с 2010 года достигло 149 миллионов. Эти останки раскинулись на миллионах акров, море огня, ожидающего искры. Длительная засуха в Калифорнии совпала с увеличением числа лесных пожаров, включая пожар в лагере в 2018 году. самый смертоносный лесной пожар в истории Калифорнии.

Чтобы предотвратить катастрофу, потребуются решительная государственная политика и технологические инновации, и Калифорния использует и то, и другое.

«Мы, люди, прямо сейчас имеем доступ к почти божественным технологиям», — говорит Джонсон. «Давайте проявим срочность, попробуем и применим некоторые из этих технологий там, где они больше всего необходимы».

Рекомендации редакции

• Забудьте об Интернете вещей. Вот что на самом деле означает Интернет вещей