Kalifornia používa Blockchain a IoT na riadenie využívania podzemnej vody

Kalifornia má problém s vodou.

Štát je poľnohospodárska veľmoc, produkuje viac ako tretinu zeleniny v Spojených štátoch a generuje viac ako 50 miliárd dolárov za rok, ale jeho obrovská a rôznorodá produkcia vyžaduje podobne kolosálne množstvo vody.

Po celé desaťročia farmári a podniky odčerpávali podzemnú vodu z kalifornských vodonosných vrstiev, priepustných vrstiev hornín, ktoré zadržiavajú vodu pod zemou, a výsledky sú desivé. Keďže vodonosné vrstvy odtekajú rýchlejšie, ako ich dážď dokáže doplniť, zem skutočne klesá, jav nazývaný „klesanie“. V oblastiach, kde budovy a cesty spočívajú na zemi, to môže spôsobiť škody.

„Kalifornia je pre americké poľnohospodárstvo obrovská,“ povedal pre Digital Trends Alex Johnson, riaditeľ sladkovodného fondu The Freshwater Trust. „Je to však silne závislé od podzemnej vody a v centrálnom údolí sú niektoré panvy, ktoré sú tak vyčerpané posledných pár desaťročí, že sú o 20 stôp nižšie v nadmorskej výške, pretože tieto vodonosné vrstvy boli odvodnené a všetka zem je vyrovnanie.“

Keď sa vodonosné vrstvy potápajú, nepredstavujú len riziko pre infraštruktúru na zemi. Skala a pôda sa spolu zrútia, čím sa odstráni priestor, kde by sa mohla kedysi hromadiť voda. To by mohlo byť katastrofálne, napr podľa kalifornského ministerstva vodných zdrojovv priemere za rok tvorí podzemná voda 38 percent zásob vody v štáte; v suchých rokoch môže toto číslo vyskočiť nad 46 percent.

Ak sa Kalifornia chystá zabrániť ďalšiemu vyčerpávaniu vodonosných vrstiev a prežiť suchá, aké ju postihli v rokoch 2011 až 2017, štát bude musieť riadiť spotrebu podzemnej vody. V centrálnom údolí skupina organizácií pracuje na projekte, ktorý by mohol zastaviť príliv kombináciou dvoch technológií: internetu vecí (IoT) a Blockchainu.

Projekt zrodený v kolíske ľudstva

Prvou veľkou výzvou bolo zistiť, ako monitorovať hladinu podzemnej vody v celom štáte. Našťastie je to problém, s ktorým sa ľudia v iných regiónoch sveta potýkajú roky a už preň vyvinuli riešenia.

„Dnes to robíme predovšetkým vo východnej Afrike,“ hovorí Evan Thomas, generálny riaditeľ spoločnosti SweetSense, ktorá využíva senzory pripojené cez satelit na monitorovanie zásob vody na vidieku. „Vo východnej Afrike je v skutočnosti o 30 percent menej zrážok každý rok za posledných 30 rokov,“ vysvetľuje, „takže sucho je teraz v podstate každý rok, nie každých desať alebo 20 rokov, a dôsledky sucha sú naozaj ťažké. V roku 2011 zomrelo v dôsledku sucha v Etiópii a Keni 250 000 ľudí a zasiahlo takmer desať miliónov ľudí.

V Keni sa SweetSense spojila s IBM Research as podporou Agentúry pre medzinárodný rozvoj Spojených štátov amerických (USAID) vybudovali systém na používanie senzorov internetu vecí na „monitorovanie využívania a dopytu podzemnej vody, koreluje to s dostupnosťou dažďovej povrchovej vody a potom tiež s väčšinou čo je dôležité, použite tieto údaje na identifikáciu zlyhania vodného čerpadla, aby sme mohli ísť von a opraviť to a zabezpečiť, aby ľudia mali prístup k vode celoročne."

Používanie internetu vecí je vzrušujúce: Tu je technológia, ktorú si mnohí ľudia najskôr spájajú s kuchynskými spotrebičmi a Alexa reproduktory, ktoré sa používajú na záchranu životov pred suchom. IoT, internet vecí, sa vo všeobecnosti vzťahuje na schopnosť strojov navzájom komunikovať.

Predstavte si moderný byt pre technikov: Možno máte inteligentné domáce centrum, ktoré keď hodiny odbijú 7:00, povie vášmu inteligentnému reproduktor na spustenie budíka, kávovar na spustenie varenia kanvice, zapnutie televízora a prepnutie kanála na ráno správy. Ak je vonkajšia teplota pod určitou hranicou, váš inteligentný termostat zvýši teplo. Aj keď ste tieto pokyny mohli naprogramovať na začiatku, stroje sa môžu medzi sebou „rozprávať“ a vykonávať pokyny bez toho, aby ich človek mikromanažoval.

Dôležité je, že zariadenia môžu medzi sebou komunikovať bez synchronizácie so širším internetom, čo je kľúčové pre prácu SweetSense v Afrike.

„Dôvod, prečo ide o internet vecí, je, že sme úplne mimo siete,“ vysvetľuje Thomas. „Neexistuje žiadna mobilná služba, nie je napájanie, nie sú tu žiadne prípojky, takže máme samostatný, solárny senzor, ktorý je pripojený k týmto čerpadlám a ktorý dokáže monitorovať prívod vody a pripojiť ju cez satelit siete.”

Senzory sa zmestia do dlane človeka a sú poháňané „2-wattovým solárnym panelom, ktorý má veľkosť malej brožovanej knihy“.

Zdieľaný zdroj vyžaduje zdieľané informácie

Schopnosť presne merať spotrebu podzemnej vody je kľúčovým krokom, ale nestačí mať len presné prístroje. Podzemná voda je jedinečne komplikovaný zdroj na riadenie. Všetko leží pod zemou, mimo dohľadu, a keďže je to dôležité pre rôzne priemyselné odvetvia, každý chce svoj dúšok pri fontáne.

„Myslím si, že v hospodárení s vodou a v hospodárení s prírodnými zdrojmi sú neodmysliteľné ťažkosti, kde je ťažké sledovať, kto čo robí, a sledovať to v priebehu času,“ hovorí Johnson. "Medzi používateľmi nie je veľká dôvera, najmä medzi používateľmi a vládou alebo miestnymi riadiacimi agentúrami voči iným subjektom, ktoré chcú rovnaký zdroj."

Skvelým príkladom je využitie podzemnej vody tragédia obecnej, myšlienka, ktorá bola prezentovaná so zdieľaným zdrojom, sa jednotlivci rozhodnú maximalizovať svoje vlastné využitie a to napriek skutočnosti, že ak tak urobí každý, mohlo by to vyčerpať zdroje a zatratiť skupina.

Manažment spoločného zdroja, akým je voda, na ktorú sa ľudia cítia prirodzene oprávnení, si vyžaduje nielen prežitie skupiny, ale závisí to od toho, či každý pridelí jej používanie. Vyžaduje si to dôveru. Každý chce vedieť, že všetci ostatní hrajú podľa rovnakých pravidiel.

„Voda je zdieľaný zdroj,“ hovorí Nathan Wangusi, technický vedúci oddelenia vody v IBM Research Africa, „čo znamená, že ak ťažíme z musíme mať podmienky o tom, koľko ťažíme, akou rýchlosťou ťažíme... takže myšlienka konsenzu je veľmi dôležité.”

Trhový prístup

Wangusi a jeho tím pracujú v Keni, v regióne, ktorý opisuje ako „riedko osídlený“ a „z veľkej časti pastoračný… silne závislé od podzemných vôd“. Je to tiež región, v ktorom je ťažké nasadiť veľa technológií riešenia. Wangusi a jeho tím sa rozhodli zamerať na to, ako speňažiť práva na vodu.

„Myslíš na akýkoľvek iný prírodný zdroj, ako sú nerasty, pôda, prístup k schopnosti znečisťovať životné prostredie,“ vysvetľuje Wangusi. práva prostredníctvom nejakého povolenia... ak máte uhlíkový kredit, dostanete nejaké povolenie na vloženie určitého množstva uhlíka do prostredie.”

Podobne, ak vlastníte pôdu, môžete pestovať plodiny a máte právo tieto plodiny predávať. Ak vlastníte baňu, môžete z nej ťažiť minerály a predávať ich. Podzemná voda je však zložitejšia.

"Čo sa na právach na vodu líši, viac ako na iných právach na prírodné zdroje, je to, že nemôžete previesť práva na vodu priamo... na komerčný nástroj."

Wangusi a jeho tím sa usadili na myšlienke kreditov podzemnej vody. Kredit poskytuje vlastníkovi právo získať zo zeme určité množstvo vody, a ak si to vlastník neželá ak toto právo sami využívajú, môžu ich „premeniť na komerčné nástroje, s ktorými môžete obchodovať na otvorenom priestranstve trh.”

Trhy sú však o dôvere. Zainteresovaní ľudia musia dôverovať, že produkt, ktorý kupujú – v tomto prípade právo na ťažbu podzemnej vody – je platný, a musia dôverovať, že nikto iný nehrá na systém. Prečo by sa farmári obmedzovali len na vodu, na ktorú si môžu dovoliť kúpiť povolenie, ak majú podozrenie, že ich sused čerpá vodu bezohľadne? Každý musí mať prístup k týmto informáciám a vedieť, že informácie sú dôveryhodné.

Systém, ktorému môže dôverovať každý

„Technológia, ktorá je navrhnutá tak, aby podporovala konsenzus a demokratizovaný prístup k informáciám,“ hovorí Wangusi, „je podľa definície Blockchain, pretože mať túto predstavu o účtovnej knihe, ktorá je nemenná, a potom máte predstavu inteligentnej zmluvy, ktorá môže presúvať transakcie v rámci tohto blockchainu sieť.“

Blockchain je technológia ktorý je základom kryptomien, ako je bitcoin, ale má veľký potenciál pre iné aplikácie. Zjednodušene povedané, blockchain je decentralizovaná účtovná kniha, ktorú zdieľa každý, kto k nej chce mať prístup.

Keď ľubovoľný počet strán uskutoční transakciu alebo inú dohodu (povedzme registráciu „inteligentnej zmluvy“) na blockchaine, ostatné strany v sieti to overia a zabezpečia jej miesto v zázname. Informácie sú dostupné pre všetkých používateľov a nikto ich nemôže dodatočne meniť, pretože údaje sa musia zhodovať s kópiami, ktoré majú všetci ostatní.

Senzory SweetSense dokážu presne sledovať množstvo podzemnej vody čerpanej z akéhokoľvek čerpadla v a sprostredkúvajú tieto informácie do blockchainu IBM cez satelity, takže dáta prúdia aj na diaľku oblasti. Na Blockchaine môžu používatelia kupovať a predávať svoje kredity za vodu, dokonca registrujú inteligentné zmluvy na automatické nakupovanie resp predávať, keď je cena správna a každý vidí, ktoré čerpadlá sú funkčné alebo nie, kde sa čerpá voda atď. na.

Z Kene do Kalifornie

Systém vyvinutý v Afrike je prínosom pre pastierske komunity, ktoré sú závislé od tamojšej podzemnej vody. Pre Freshwater Trust sa tiež zdalo, že má veľký potenciál pre Kaliforniu. Hoci si ľudia vo svojich mysliach nemusia okamžite spájať Keňu a Kaliforniu, oba regióny sa spoliehajú na poľnohospodárstvo a oba sa spoliehajú na podzemnú vodu.

Thomas v minulosti spolupracoval s Freshwater Trust a videli šancu na spoluprácu.

„Pretože TFT sa snažila prísť na to, ako pomôcť farmárom skutočne monitorovať vodu a ako pomôcť farmárom dodržiavať pravidlá udržateľnosti podzemných vôd. Konať,“ hovorí Thomas, „a čo je najdôležitejšie, ako im pomôcť spôsobom, ktorý zmierni bolesť z nových nariadení a vytvorí trhové stimuly pre účasťou.”

Tvorcovia projektu boli nadšení z vyhliadky na to, čo nazývajú „reverzná technológia transfer“ systému vyvinutého v rozvojovom svete, ktorý prichádza na pomoc Kalifornii, ktorá je srdcom krajiny technický svet.

"Myslím si, že v americkej kultúre je ľahké cítiť sa, že sme najlepší," hovorí Johnson. "Pretože nám to bolo povedané, alebo sme si to veľa hovorili." Existuje veľa miest, kde dochádza k inováciám, a myslím si, že rýchlosť technológie sa demokratizovala, odkiaľ pochádzajú niektoré z tých skutočne zaujímavých technologických pokrokov.“

Vzhľadom na ústrednú úlohu Kalifornie v technologickom priemysle je tu trochu irónie, veľký exportér inovácií čerpá z technológie z ďalekej krajiny.

„Kalifornia je dosť technologická vo veľmi špecifickom zmysle,“ hovorí Johnson, „a to vo všeobecnosti nie je okolo poľnohospodárstva. Takže si myslím, že pravdepodobne existuje veľa oblastí, v ktorých má rozvojový svet učenie a inovácie, ktoré to môžu rozvinutý svet naučiť.“

Tento IoT/Blockchain systém ponúka spôsob regulácie využívania podzemnej vody, ktorý je transparentný a nepodplatiteľní, čo je užitočné vzhľadom na to, že farmári, či už v Keni alebo Kalifornii, môžu byť voči vláde opatrní mandátov.

„Ak dokážeme vytvoriť systém, ktorý je dôveryhodný, nemenný a ukazuje, že celkovo sa tento zdroj mesiac čo mesiac, rok čo rok spravované udržateľne, ale poskytuje používateľom súkromie a bezpečnosť, ktorú potrebujú na skutočné používanie tohto systému,“ hovorí Johnson, „teraz sme rozprávanie."

„Legislatíva vynúti dopyt po týchto nových typoch systémov,“ dodáva a tak ďalej organizácie ako Freshwater Trust sa snažia „vyriešiť veci skôr, než budú všetci späť proti stene …"

Zem je vyprahnutá

Chrbát ľudstva možno ešte nie je pritlačený k stene, ale cítime, že sa to rysuje.

„Nemáme k dispozícii vodu celoročne, naozaj nikde na svete, a začína to byť kríza,“ hovorí Thomas. „Sucho zhoršuje tento problém, dopyt zhoršuje tento problém a musíme sa uistiť, že voda je k dispozícii tam, kde má byť a kedy je potrebná. A my to nebudeme môcť urobiť starým spôsobom,“ dodáva. „Nepostavíme len nové priehrady alebo ukradneme všetku vodu z hôr. Musíme byť schopní hospodáriť s vodou tam, kde je.“

Sucho nepoškodzuje len poľnohospodárstvo. Nedávne vyhlásenie od ministerstva lesného hospodárstva USDA uvádza, že Od roku 2017 zomrelo v Kalifornii 18 miliónov stromov, čím sa celkový počet mŕtvych od roku 2010 zvýšil na 149 miliónov. Tieto plevy sa tiahnu na miliónoch akrov, more podpaľača čakajúce na iskru. Dlhotrvajúce sucho v Kalifornii sa časovo zhodovalo s nárastom lesných požiarov vrátane táborového požiaru v roku 2018, najsmrteľnejší lesný požiar v histórii Kalifornie.

Na odvrátenie katastrofy bude potrebná silná verejná politika a technologické inovácie a Kalifornia využíva oboje.

„My ako ľudia máme práve teraz prístup k takmer božskej technológii,“ hovorí Johnson. "Majme pocit naliehavosti a vyskúšajme veci a aplikujme niektoré z týchto technológií tam, kde sú najviac potrebné."

Odporúčania redaktorov

• Zabudnite na internet vecí. Tu je to, čo IoT skutočne znamená