Kalifornija uporablja verigo blokov in internet stvari za upravljanje uporabe podzemne vode

Kalifornija ima težave z vodo.

Država je kmetijska sila, proizvede več kot tretjino zelenjave Združenih držav Amerike in ustvari več kot 50 milijard dolarjev na leto, vendar njena ogromna in raznolika proizvodnja zahteva prav tako gromozansko količino vode.

Desetletja so kmetje in podjetja črpali podtalnico iz kalifornijskih vodonosnikov, prepustnih plasti kamnin, ki zadržujejo vodo pod zemljo, in rezultati so bili zastrašujoči. Ker vodonosniki odtečejo hitreje, kot jih lahko napolni dež, se tla dejansko pogrezajo, pojav, ki se imenuje "ugrezanje". Na območjih, kjer zgradbe in ceste ležijo na tleh, lahko to povzroči škodo.

"Kalifornija je ogromna za ameriško kmetijstvo," je za Digital Trends povedal Alex Johnson, direktor sklada za sladko vodo za The Freshwater Trust. »Vendar je močno odvisno od podzemne vode in v osrednji dolini je nekaj bazenov, ki so bili tako izčrpani čez zadnjih nekaj desetletij, da so 20 čevljev nižje v nadmorski višini, ker so bili ti vodonosniki izsušeni in je vsa tla poravnava.”

Ker vodonosniki tonejo, ne predstavljajo le tveganja za infrastrukturo na tleh. Kamnina in prst se zrušita skupaj in odstranita prostor, kjer bi se nekoč lahko nabirala voda. To bi lahko bilo katastrofalno, saj glede na kalifornijsko ministrstvo za vodne virepovprečno leto podzemna voda predstavlja 38 odstotkov državne oskrbe z vodo; v sušnih letih lahko ta številka skoči čez 46 odstotkov.

Če bo Kalifornija preprečila nadaljnje izčrpavanje vodonosnikov in preživela suše, kot je tista, ki jo je prizadela od leta 2011 do 2017, bo morala država upravljati svojo porabo podzemne vode. V osrednji dolini skupina organizacij dela na projektu, ki bi lahko zajezil val s kombinacijo dveh tehnologij: interneta stvari (IoT) in blokovne verige.

Projekt, rojen v zibelki človeštva

Prvi velik izziv je bil ugotoviti, kako spremljati nivoje podzemne vode po vsej državi. Na srečo je to vprašanje, s katerim se ljudje v drugih regijah sveta spopadajo že leta in so že razvili rešitve.

»Danes to počnemo predvsem v vzhodni Afriki,« pravi Evan Thomas, izvršni direktor podjetja SweetSense, ki uporablja senzorje, povezane s sateliti, za spremljanje oskrbe z vodo na podeželju. »V zadnjih 30 letih je v vzhodni Afriki v preteklosti vsako leto dejansko padlo 30 odstotkov manj padavin,« pojasnjuje, »torej suša je zdaj v bistvu vsako leto, namesto vsakih deset ali 20 let, in posledice suše so res huda. Leta 2011 je zaradi suše v Etiopiji in Keniji umrlo 250.000 ljudi, prizadetih pa je bilo skoraj deset milijonov ljudi.«

V Keniji je SweetSense sodeloval z IBM Research in s podporo Agencije Združenih držav za mednarodni razvoj (USAID) zgradili sistem za uporabo IoT senzorjev za »spremljanje porabe in povpraševanja po podzemni vodi, povezovanje tega z razpoložljivostjo padavin površinske vode, nato pa tudi večina pomembno je, da uporabimo te podatke, da ugotovimo, kdaj vodna črpalka odpove, da lahko gremo ven in jo popravimo ter zagotovimo, da imajo ljudje dostop do vode celo leto."

Uporaba interneta stvari je vznemirljiva: To je tehnologija, ki jo mnogi ljudje najprej povežejo s kuhinjskimi aparati in Alexa zvočniki, ki se uporabljajo za reševanje življenj pred sušo. IoT, internet stvari, se na splošno nanaša na zmožnost strojev, da komunicirajo med seboj.

Predstavljajte si sodobno, tehnično opremljeno stanovanje: morda imate središče pametnega doma, ki vašemu pametnemu telefonu sporoči, ko odbije 7. zvočnik za predvajanje alarma, vaš aparat za kavo za začetek točenja lonca, vaš televizor za vklop in spremembo kanala na jutranji novice. Če je zunanja temperatura pod določeno mejno vrednostjo, vaš pametni termostat poveča ogrevanje. Čeprav ste morda na začetku programirali ta navodila, se stroji lahko "pogovarjajo" med seboj in izvajajo navodila, ne da bi jih človek mikroupravljal.

Pomembno je, da lahko naprave komunicirajo med seboj brez sinhronizacije s širšim internetom, kar je ključnega pomena za delo SweetSense v Afriki.

"Razlog, da je to IoT, je, da smo popolnoma izven omrežja," pojasnjuje Thomas. »Ni mobilnih storitev, ni elektrike, ni priključkov za komunalne storitve, zato imamo samozadostno, senzor na sončno energijo, ki je pritrjen na te črpalke in lahko spremlja oskrbo z vodo ter jo poveže preko satelita omrežja."

Senzorji se lahko prilegajo človekovi dlani in jih napaja "2-vatna sončna plošča, ki je velika kot majhna mehka knjiga."

Skupni vir zahteva skupne informacije

Možnost natančnega merjenja porabe podzemne vode je ključni korak, vendar ni dovolj, da imamo samo natančne instrumente. Podzemna voda je izjemno zapleten vir za upravljanje. Vse leži pod zemljo, izven vidnega polja, in zaradi tega, kako pomembno je za različne industrije, si vsak želi svoj požirek pri vodnjaku.

"Mislim, da je pri upravljanju vode in naravnih virov inherentna težava, kjer je težko slediti, kdo kaj počne, in temu slediti skozi čas," pravi Johnson. "Med uporabniki ni veliko zaupanja, zlasti med uporabniki in vlado ali lokalnimi agencijami za upravljanje do drugih subjektov, ki želijo isti vir."

Uporaba podzemne vode je odličen primer tragedija skupnega, ideja, ki je predstavljena s skupnim virom, se bodo posamezniki odločili za maksimiranje lastne uporabe tega, kljub dejstvu, da bi lahko, če bi vsi to storili, izčrpali vir in pogubili skupina.

Upravljanje skupnega vira, kot je voda, do katerega ljudje čutijo naravno pravico, ne zahteva le preživetja skupine, ki je odvisno od tega, ali vsi delijo svojo uporabo. Zahteva zaupanje. Vsak posameznik želi vedeti, da vsi ostali igrajo po enakih pravilih.

»Voda je skupen vir,« pravi Nathan Wangusi, tehnični vodja za vodo pri IBM Research Africa, »kar pomeni, da če črpamo iz isti vodonosnik moramo imeti pogoje glede tega, koliko črpamo, s kakšno stopnjo črpamo... tako da je ideja o soglasju zelo pomembno.”

Tržni pristop

Wangusi in njegova ekipa delata v Keniji, v regiji, ki jo opisuje kot »redko poseljeno« in »večinoma pastoralno … močno odvisen od podtalnice." To je tudi regija, v kateri je težko uvesti številne tehnologije rešitve. Wangusi in njegova ekipa so se odločili, da se osredotočijo na to, kako monetizirati pravice do vode.

»Če pomislite na kateri koli drug naravni vir, kot so minerali, zemlja, dostop do zmožnosti onesnaževanja,« pojasnjuje Wangusi, »dobite te pravice prek nekega dovoljenja … če imate ogljični dobropis, dobite neko dovoljenje za vnos določene količine ogljika v okolje.”

Podobno, če ste lastnik zemlje, lahko gojite pridelke in imate pravico do prodaje teh pridelkov. Če ste lastnik rudnika, lahko iz njega pridobivate minerale in jih prodajate. Podzemna voda pa je težavnejša.

"Kar je pri pravicah do vode drugače, bolj kot pri drugih pravicah do naravnih virov, je to, da pravic do vode ne morete neposredno pretvoriti … v komercialni instrument."

Wangusi in njegova ekipa so se odločili za dobropise za podzemno vodo. Kredit daje lastniku pravico do črpanja določene količine vode iz zemlje, če lastnik tega ne želi sami izkoristijo to pravico, jih lahko »pretvorijo v komercialne instrumente, s katerimi lahko trgujete na prostem trg."

Na trgih pa gre za zaupanje. Vpleteni ljudje morajo zaupati, da je izdelek, ki ga kupujejo – v tem primeru pravica do črpanja podzemne vode – veljaven, in zaupati morajo, da se nihče drug ne izigrava sistema. Zakaj bi se kmet omejil samo na vodo, za katero si lahko privošči nakup dovolilnice, če sumi, da njegov sosed vodo črpa nepremišljeno? Vsakdo mora imeti dostop do teh informacij in vedeti, da so informacije vredne zaupanja.

Sistem, ki mu lahko vsi zaupajo

»Tehnologija, ki je zasnovana tako, da podpira soglasje in demokratiziran dostop do informacij,« pravi Wangusi, »je po definiciji Blockchain, ker imate idejo o glavni knjigi, ki je nespremenljiva, in potem imate idejo o pametni pogodbi, ki lahko premika transakcije znotraj te verige blokov omrežje."

Blockchain je tehnologija ki je podlaga za kriptovalute, kot je Bitcoin, vendar ima veliko možnosti za druge aplikacije. Preprosto povedano, Blockchain je decentralizirana knjiga, ki si jo delijo vsi, ki želijo dostop do nje.

Ko poljubno število strank izvede transakcijo ali drug posel (recimo registracija »pametne pogodbe«) v verigi blokov, druge stranke v omrežju to preverijo in zagotovijo njegovo mesto v zapisu. Podatki so na voljo vsem uporabnikom in jih nihče ne more naknadno spremeniti, ker se morajo podatki ujemati s kopijami, ki jih imajo vsi ostali.

Senzorji SweetSense lahko natančno sledijo količini podzemne vode, ki jo potegne katera koli črpalka v sistem in posredovati te informacije v IBM-ovo verigo blokov prek satelitov, tako da podatki tečejo tudi na daljavo. področja. Na Blockchainu lahko uporabniki kupujejo in prodajajo svoje kredite za vodo, celo registrirajo pametne pogodbe za samodejni nakup ali prodati, ko je cena prava, in vsak lahko vidi, katere črpalke delujejo ali ne, kje se črpa voda itd. na.

Od Kenije do Kalifornije

Sistem, razvit v Afriki, je blagodat za pastirske skupnosti, ki so tam odvisne od podzemne vode. Za Freshwater Trust se je zdelo, da ima tudi velik potencial za Kalifornijo. Čeprav ljudje v svojih mislih morda ne bodo takoj povezali Kenije in Kalifornije, sta obe regiji odvisni od kmetijstva in obe od podzemne vode.

Thomas je v preteklosti sodeloval s skladom Freshwater Trust in videli so priložnost za sodelovanje.

»Ker je TFT poskušal ugotoviti, kako pomagati kmetom pri dejanskem spremljanju vode in kako pomagati kmetom pri spoštovanju trajnostnega razvoja podzemne vode Ukrepajte,« pravi Thomas, »in kar je najpomembneje, kako jim pomagati na način, ki bo olajšal bolečino novih predpisov in ustvaril tržne spodbude za sodeluje."

Ustvarjalci projekta so bili navdušeni nad možnostjo tega, kar imenujejo "obratna tehnologija". prenosa« sistema, zasnovanega v državah v razvoju, ki prihajajo na pomoč Kaliforniji, srcu sveta tehnološki svet.

"Mislim, da se je v ameriški kulturi enostavno počutiti, kot da smo najboljši," pravi Johnson. »Ker so nam to govorili ali pa smo si to pogosto govorili. Obstaja veliko krajev, kjer se dogajajo inovacije, in mislim, da se je hitrost tehnologije demokratizirala, od koder prihajajo nekateri res zanimivi tehnološki napredki.«

Glede na osrednjo vlogo Kalifornije v tehnološki industriji je malo ironije, saj velika izvoznica inovacij črpa tehnologijo iz daljne dežele.

»Kalifornija je precej tehnološka v zelo specifičnem smislu,« pravi Johnson, »in to na splošno ni povezano s kmetijstvom. Zato menim, da obstaja verjetno veliko področij, kjer ima svet v razvoju učenja in ima inovacije, ki lahko tega naučijo razviti svet.«

Kar ponuja ta sistem IoT/Blockchain, je način uravnavanja porabe podzemne vode, ki je pregleden in nepodkupljiv, kar je koristno glede na to, da so lahko kmetje, bodisi v Keniji ali Kaliforniji, previdni glede vlade mandatov.

»Če lahko ustvarimo sistem, ki je verodostojen, ki je nespremenljiv in kaže, da se ta vir na splošno iz meseca v mesec, iz leta v leto upravlja trajnostno, vendar uporabnikom daje zasebnost in varnost, ki ju potrebujejo za dejansko uporabo tega sistema,« pravi Johnson, »zdaj smo govoriti."

"Zakonodaja bo spodbudila povpraševanje po teh novih vrstah sistemov," dodaja in tako organizacije, kot je Freshwater Trust, poskušajo »izvedeti stvari, preden se vsi vrnejo ob steno..."

Zemlja postaja izsušena

Človeštvo morda še ni stisnjeno ob zid, vendar čutimo, da grozi.

"Vode nimamo na voljo vse leto, pravzaprav nikjer na svetu, in postaja kriza," pravi Thomas. »Suša poslabšuje to težavo, povpraševanje jo poslabšuje in zagotoviti moramo, da je voda na voljo tam, kjer mora biti in ko mora biti. In tega ne bomo mogli storiti na star način,« dodaja. »Ne bomo le znova gradili novih jezov ali ukradli vse vode iz gora. Z vodo moramo biti sposobni upravljati tam, kjer je.«

Suša ne škodi samo kmetijstvu. Nedavna izjava gozdarske službe USDA navaja, da Od leta 2017 je v Kaliforniji umrlo 18 milijonov dreves, s čimer se je skupno število mrtvih od leta 2010 povzpelo na 149 milijonov. Te luščine se raztezajo čez milijone hektarjev, morje vžiga, ki čaka na iskrico. Dolgotrajna suša v Kaliforniji je sovpadla s povečanjem požarov v naravi, vključno s požarom Camp Fire leta 2018, najsmrtonosnejši požar v naravi v zgodovini Kalifornije.

Da bi preprečili katastrofo, bo potrebna močna javna politika in tehnološke inovacije, Kalifornija pa izkorišča oboje.

»Ljudje imamo trenutno dostop do skoraj božje tehnologije,« pravi Johnson. "Imejmo občutek nujnosti in poskusimo stvari ter uporabimo nekatere od teh tehnologij tam, kjer so najbolj potrebne."

Priporočila urednikov

• Pozabite na internet stvari. Evo, kaj IoT v resnici pomeni