แคลิฟอร์เนียใช้ Blockchain และ IoT เพื่อจัดการการใช้น้ำบาดาล

แคลิฟอร์เนียมีปัญหาเรื่องน้ำ

รัฐเป็นมหาอำนาจทางการเกษตร ผลิตได้มากกว่าหนึ่งในสาม ของผักของสหรัฐอเมริกาและสร้างรายได้มากกว่า 50 พันล้านดอลลาร์ในหนึ่งปี แต่ผลผลิตที่กว้างขวางและหลากหลายของมันนั้นต้องการน้ำปริมาณมหาศาลในทำนองเดียวกัน

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่เกษตรกรและธุรกิจต่างสูบน้ำบาดาลออกจากชั้นหินอุ้มน้ำของรัฐแคลิฟอร์เนีย ซึ่งเป็นชั้นหินที่ซึมเข้าไปได้ซึ่งกักเก็บน้ำไว้ใต้ดิน และผลลัพธ์ที่ได้ก็ช่างน่าตกใจ เนื่องจากชั้นหินอุ้มน้ำระบายเร็วกว่าที่ฝนจะเติมเต็มได้ พื้นดินจึงจมลงจริงๆ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การทรุดตัว" ในพื้นที่ที่อาคารและถนนวางอยู่บนพื้นดิน สิ่งนี้อาจทำให้เกิดความเสียหายได้

“แคลิฟอร์เนียมีขนาดใหญ่มากสำหรับการเกษตรของอเมริกา” Alex Johnson ผู้อำนวยการกองทุนน้ำจืดของ The Freshwater Trust กล่าวกับ Digital Trends “แต่มันขึ้นอยู่กับน้ำบาดาลอย่างมาก และมีแอ่งน้ำบางแห่งในหุบเขาตอนกลางที่หมดเกลี้ยงไปแล้ว สองสามทศวรรษที่ผ่านมา มีระดับความสูงต่ำกว่า 20 ฟุต เนื่องจากชั้นหินอุ้มน้ำเหล่านั้นถูกระบายออกไป และพื้นดินทั้งหมดก็ถูกระบายออก ปักหลัก”

ในขณะที่ชั้นหินอุ้มน้ำจมลง พวกมันไม่เพียงแต่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อโครงสร้างพื้นฐานบนพื้นดินเท่านั้น หินและดินพังทลายลง ทำให้พื้นที่ที่น้ำอาจสะสมอยู่หายไป นี่อาจเป็นหายนะเช่น ตามที่กรมทรัพยากรน้ำแคลิฟอร์เนียระบุโดยเฉลี่ยแล้วน้ำบาดาลคิดเป็นร้อยละ 38 ของปริมาณน้ำประปาของรัฐ ในปีที่แห้งแล้ง ตัวเลขดังกล่าวสามารถกระโดดเกิน 46 เปอร์เซ็นต์ได้

หากแคลิฟอร์เนียจะป้องกันไม่ให้ชั้นหินอุ้มน้ำหายไปอีกและรอดพ้นจากความแห้งแล้งเช่นเดียวกับที่เคยประสบมาตั้งแต่ปี 2554 ถึง 2560 รัฐจะต้องจัดการการใช้น้ำบาดาล ในหุบเขาตอนกลาง กลุ่มองค์กรกำลังทำงานในโครงการที่สามารถหยุดยั้งกระแสโดยการรวมสองเทคโนโลยีเข้าด้วยกัน: อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) และบล็อกเชน

โครงการที่เกิดในแหล่งกำเนิดของมนุษยชาติ

ความท้าทายใหญ่ประการแรกคือการหาวิธีติดตามระดับน้ำใต้ดินทั่วทั้งรัฐ โชคดีที่นี่เป็นปัญหาที่ผู้คนในภูมิภาคอื่นๆ ทั่วโลกต้องเผชิญปัญหามานานหลายปี และได้พัฒนาวิธีแก้ปัญหาแล้ว

“วันนี้เราทำสิ่งนี้เป็นหลักในแอฟริกาตะวันออก” Evan Thomas ซีอีโอของ SweetSense ซึ่งเป็นบริษัทที่ใช้เซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่อกับดาวเทียมเพื่อตรวจสอบแหล่งน้ำในชนบทกล่าว “จริงๆ แล้วปริมาณน้ำฝนทั่วแอฟริกาตะวันออกลดลงร้อยละ 30 ทุกปีในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา” เขาอธิบาย “ดังนั้น โดยพื้นฐานแล้วความแห้งแล้งเกิดขึ้นทุกปี แทนที่จะเป็นทุกๆ 10 หรือ 20 ปี และผลที่ตามมาของภัยแล้งก็คือ รุนแรง. มีผู้เสียชีวิต 250,000 คนในปี 2554 เนื่องจากภัยแล้งในเอธิโอเปียและเคนยา และประชาชนเกือบสิบล้านคนได้รับผลกระทบ”

ในประเทศเคนยา SweetSense ร่วมมือกับ IBM Research และได้รับการสนับสนุนจาก United States Agency for International Development (USAID) พวกเขาได้สร้าง ระบบเพื่อใช้เซ็นเซอร์ IoT เพื่อ “ตรวจสอบการใช้และความต้องการน้ำบาดาล ซึ่งสัมพันธ์กับปริมาณน้ำฝนที่มีน้ำผิวดิน และส่วนใหญ่ยัง ที่สำคัญใช้ข้อมูลนั้นเพื่อระบุเวลาที่ปั๊มน้ำเสียเพื่อที่เราจะได้ออกไปแก้ไขและให้แน่ใจว่าผู้คนสามารถเข้าถึงน้ำได้ รอบปี."

การใช้ IoT น่าตื่นเต้น: นี่คือเทคโนโลยีที่หลายคนเชื่อมโยงเป็นอันดับแรกกับเครื่องใช้ในครัวและ อเล็กซา วิทยากรเพื่อช่วยชีวิตจากภัยแล้ง IoT หรืออินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง หมายถึงความสามารถของเครื่องจักรในการสื่อสารระหว่างกันอย่างกว้างๆ

ลองนึกภาพอพาร์ทเมนต์สุดล้ำสมัยที่มีเทคโนโลยี คุณอาจมีศูนย์กลางบ้านอัจฉริยะที่เมื่อนาฬิกาบอกเวลา 7.00 น. จะบอกความฉลาดของคุณ ลำโพงสำหรับเปิดนาฬิกาปลุก เครื่องชงกาแฟสำหรับเริ่มต้มหม้อ ทีวีเพื่อเปิดและเปลี่ยนช่องเป็นตอนเช้า ข่าว. หากอุณหภูมิภายนอกต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด เทอร์โมสตัทอัจฉริยะจะเร่งความร้อน แม้ว่าคุณอาจตั้งโปรแกรมคำสั่งเหล่านี้ไว้ตั้งแต่แรกแล้ว แต่เครื่องจักรก็สามารถ "พูดคุย" กันและดำเนินการตามคำสั่งได้โดยไม่ต้องอาศัยคนจัดการทีละน้อย

ที่สำคัญ อุปกรณ์สามารถสื่อสารกันได้โดยไม่ต้องซิงค์กับอินเทอร์เน็ตในวงกว้าง และนี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานของ SweetSense ในแอฟริกา

“เหตุผลที่เป็น IoT ก็เพราะเราอยู่นอกระบบโดยสิ้นเชิง” Thomas อธิบาย “ไม่มีบริการโทรศัพท์เคลื่อนที่ ไม่มีไฟฟ้า ไม่มีการเชื่อมต่อด้านสาธารณูปโภค ดังนั้นเราจึงมีทุกอย่างในตัวเอง เซ็นเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดอยู่กับปั๊มเหล่านี้สามารถตรวจสอบการจ่ายน้ำและเชื่อมต่อผ่านดาวเทียม เครือข่าย”

เซ็นเซอร์สามารถวางบนฝ่ามือของบุคคลได้ และใช้พลังงานจาก "แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 2 วัตต์ซึ่งมีขนาดเท่ากับหนังสือปกอ่อนเล่มเล็ก"

ทรัพยากรที่ใช้ร่วมกันต้องใช้ข้อมูลที่ใช้ร่วมกัน

ความสามารถในการวัดการใช้น้ำบาดาลได้อย่างแม่นยำถือเป็นขั้นตอนสำคัญ แต่การมีเครื่องมือที่แม่นยำนั้นไม่เพียงพอ น้ำบาดาลเป็นทรัพยากรที่ซับซ้อนในการจัดการ ทุกอย่างอยู่ใต้ดินและไม่มีใครมองเห็น และเนื่องจากความสำคัญของมันต่ออุตสาหกรรมต่างๆ ทุกคนจึงต้องการจิบน้ำพุ

“ฉันคิดว่ามีความยากลำบากในการจัดการน้ำและการจัดการทรัพยากรธรรมชาติ ซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะติดตามว่าใครทำอะไรและติดตามสิ่งนั้นเมื่อเวลาผ่านไป” จอห์นสันกล่าว “ผู้ใช้ไม่ค่อยได้รับความไว้วางใจ โดยเฉพาะระหว่างผู้ใช้กับรัฐบาลหรือหน่วยงานการจัดการในท้องถิ่นกับหน่วยงานอื่นๆ ที่ต้องการทรัพยากรเดียวกัน”

การใช้น้ำบาดาลเป็นตัวอย่างที่ดีของ โศกนาฏกรรมของส่วนรวมแนวคิดที่นำเสนอด้วยทรัพยากรที่ใช้ร่วมกัน แต่ละบุคคลจะตัดสินใจใช้ประโยชน์สูงสุดของตนเอง แม้ว่าทุกคนจะทำเช่นนั้นก็ตาม ก็อาจทำให้ทรัพยากรหมดสิ้นและเกิดผลเสียหายได้ กลุ่ม.

การจัดการทรัพยากรที่ใช้ร่วมกัน เช่น น้ำ ซึ่งผู้คนรู้สึกว่ามีสิทธิ์ตามธรรมชาตินั้น ไม่เพียงต้องการความอยู่รอดของกลุ่มเท่านั้น ขึ้นอยู่กับทุกคนในการปันส่วนการใช้ของพวกเขา มันต้องการความไว้วางใจ แต่ละคนต้องการทราบว่าทุกคนกำลังเล่นตามกฎเดียวกัน

“น้ำเป็นทรัพยากรที่ใช้ร่วมกัน” นาธาน วังกูซี หัวหน้าฝ่ายเทคนิคด้านน้ำของ IBM Research Africa กล่าว “ซึ่งหมายความว่าหากเราดึงน้ำออกมาจาก ชั้นหินอุ้มน้ำเดียวกัน เราจำเป็นต้องมีเงื่อนไขว่าเราจะสกัดได้มากน้อยเพียงใด อัตราที่เราสกัดได้เท่าไร … ดังนั้นแนวคิดที่เป็นเอกฉันท์จึงเป็นเช่นนั้น สำคัญ."

แนวทางที่อิงตลาด

Wangusi และทีมงานของเขาทำงานในเคนยา ในภูมิภาคที่เขาอธิบายว่า “มีประชากรเบาบาง” และ “ส่วนใหญ่เป็นงานอภิบาล … ต้องอาศัยน้ำบาดาลอย่างมาก” นอกจากนี้ยังเป็นภูมิภาคที่การนำเทคโนโลยีต่างๆ มาใช้เป็นเรื่องยาก โซลูชั่น Wangusi และทีมงานของเขาตัดสินใจที่จะมุ่งเน้นไปที่การสร้างรายได้จากสิทธิน้ำ

“คุณนึกถึงทรัพยากรธรรมชาติอื่นๆ เช่น แร่ธาตุ ที่ดิน การเข้าถึงความสามารถในการก่อมลพิษ” Wangusi อธิบาย “คุณเข้าใจสิ่งเหล่านั้นแล้ว สิทธิผ่านใบอนุญาตบางอย่าง … หากคุณมีคาร์บอนเครดิต คุณจะได้รับใบอนุญาตให้ใส่คาร์บอนจำนวนหนึ่งเข้าไป สิ่งแวดล้อม."

ในทำนองเดียวกัน หากคุณเป็นเจ้าของที่ดิน คุณสามารถปลูกพืชผลและมีสิทธิ์ขายพืชผลเหล่านั้นได้ หากคุณเป็นเจ้าของเหมือง คุณสามารถสกัดแร่ธาตุจากเหมืองและขายได้ แม้ว่าน้ำบาดาลจะยุ่งยากกว่า

“สิ่งที่แตกต่างเกี่ยวกับสิทธิน้ำ มากกว่าสิทธิทรัพยากรธรรมชาติอื่นๆ ก็คือ คุณไม่สามารถแปลงสิทธิน้ำโดยตรง … ให้เป็นตราสารเชิงพาณิชย์ได้”

Wangusi และทีมงานของเขาตกลงแนวคิดเรื่องเครดิตน้ำบาดาล เครดิตให้สิทธิ์แก่เจ้าของในการดึงน้ำออกจากพื้นดินตามจำนวนที่กำหนด และหากเจ้าของไม่ต้องการ ใช้ประโยชน์จากสิทธิ์นั้นด้วยตนเอง พวกเขาสามารถ "แปลงเป็นตราสารเชิงพาณิชย์ที่คุณสามารถซื้อขายได้ในที่โล่ง ตลาด."

ตลาดเป็นเรื่องของความไว้วางใจอย่างไรก็ตาม คนที่เกี่ยวข้องจำเป็นต้องไว้วางใจว่าผลิตภัณฑ์ที่ตนซื้อ ในกรณีนี้คือสิทธิ์ในการสกัดน้ำบาดาลนั้นถูกต้อง และพวกเขาจำเป็นต้องไว้วางใจว่าไม่มีใครเล่นเกมระบบนี้อีก เหตุใดชาวนาจึงจำกัดตัวเองอยู่เฉพาะน้ำที่พวกเขาสามารถซื้อใบอนุญาตได้ หากพวกเขาสงสัยว่าเพื่อนบ้านกำลังสูบน้ำด้วยความประมาท? ทุกคนต้องสามารถเข้าถึงข้อมูลนั้นได้ และรู้ว่าข้อมูลนั้นเชื่อถือได้

ระบบที่ทุกคนไว้วางใจได้

“เทคโนโลยีที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อสนับสนุนฉันทามติและการเข้าถึงข้อมูลที่เป็นประชาธิปไตย” Wangusi กล่าว “เป็นไปตามคำจำกัดความของ Blockchain เพราะคุณ มีแนวคิดเกี่ยวกับบัญชีแยกประเภทที่ไม่เปลี่ยนรูป แล้วคุณมีแนวคิดเกี่ยวกับสัญญาอัจฉริยะที่สามารถเคลื่อนย้ายธุรกรรมภายใน Blockchain นั้นได้ เครือข่าย”

บล็อกเชนคือเทคโนโลยี ที่รองรับสกุลเงินดิจิทัลเช่น Bitcoin แต่มีศักยภาพมากมายสำหรับแอปพลิเคชันอื่น ๆ พูดง่ายๆ ก็คือ Blockchain คือบัญชีแยกประเภทแบบกระจายอำนาจ ซึ่งแบ่งปันให้กับทุกคนที่ต้องการเข้าถึงมัน

เมื่อฝ่ายใดฝ่ายหนึ่งทำธุรกรรมหรือข้อตกลงอื่น ๆ (เช่น การลงทะเบียน "สัญญาอัจฉริยะ") บนบล็อกเชน ฝ่ายอื่น ๆ บนเครือข่ายจะตรวจสอบและรักษาตำแหน่งไว้ในบันทึก ข้อมูลนี้มีให้สำหรับผู้ใช้ทุกคน และไม่มีใครสามารถเปลี่ยนแปลงข้อมูลได้หลังจากนั้น เนื่องจากข้อมูลจะต้องสอดคล้องกับสำเนาที่คนอื่นมี

เซ็นเซอร์ของ SweetSense สามารถติดตามปริมาณน้ำใต้ดินที่ดึงขึ้นมาจากปั๊มใดๆ ในปั๊มได้อย่างแม่นยำ และถ่ายทอดข้อมูลนั้นไปยัง Blockchain ของ IBM ผ่านดาวเทียม ดังนั้นข้อมูลจึงไหลเวียนได้แม้อยู่ในระยะไกล พื้นที่ บนบล็อกเชน ผู้ใช้สามารถซื้อและขายเครดิตน้ำของตนได้ แม้กระทั่งการลงทะเบียนสัญญาอัจฉริยะเพื่อซื้อหรือขายโดยอัตโนมัติ ขายเมื่อราคาเหมาะสม และทุกคนสามารถเห็นได้ว่าปั๊มตัวไหนใช้งานได้หรือไม่ สูบน้ำที่ไหน เป็นต้น บน.

จากเคนยาถึงแคลิฟอร์เนีย

ระบบนี้พัฒนาขึ้นในแอฟริกา และเป็นประโยชน์ต่อชุมชนอภิบาลที่ต้องพึ่งพาน้ำใต้ดินที่นั่น สำหรับ Freshwater Trust ดูเหมือนว่าจะมีศักยภาพมากมายสำหรับแคลิฟอร์เนีย แม้ว่าผู้คนอาจไม่ได้เชื่อมโยงเคนยาและแคลิฟอร์เนียไว้ในใจในทันที แต่ทั้งสองภูมิภาคพึ่งพาการเกษตรและทั้งสองก็พึ่งพาน้ำบาดาล

Thomas เคยร่วมงานกับ Freshwater Trust มาก่อน และพวกเขามองเห็นโอกาสในการร่วมงานกัน

“เนื่องจาก TFT พยายามค้นหาวิธีที่จะช่วยให้เกษตรกรตรวจสอบน้ำได้จริง และวิธีที่จะช่วยให้เกษตรกรปฏิบัติตามความยั่งยืนของน้ำบาดาล ลงมือปฏิบัติ” โทมัสกล่าว “และที่สำคัญที่สุดคือ จะช่วยพวกเขาอย่างไรในลักษณะที่บรรเทาความเจ็บปวดจากกฎระเบียบใหม่ และสร้างแรงจูงใจทางการตลาดสำหรับ เข้าร่วม”

ผู้สร้างโครงการรู้สึกตื่นเต้นกับโอกาสที่พวกเขาเรียกว่า "เทคโนโลยีย้อนกลับ" ถ่ายโอน” ของระบบที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมในประเทศกำลังพัฒนาที่มาช่วยแคลิฟอร์เนียซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของ โลกเทคโนโลยี

“ในวัฒนธรรมอเมริกัน ฉันคิดว่ามันเป็นเรื่องง่ายที่จะรู้สึกว่าเราเก่งที่สุด” จอห์นสันกล่าว “เพราะเราถูกบอกแบบนั้นหรือเราบอกตัวเองแบบนั้นบ่อยมาก มีสถานที่หลายแห่งที่มีนวัตกรรมเกิดขึ้น และฉันคิดว่าความเร็วของเทคโนโลยีทำให้เป็นประชาธิปไตย ซึ่งเป็นที่ที่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่น่าสนใจจริงๆ บางส่วนมาจาก”

เมื่อพิจารณาถึงบทบาทสำคัญของแคลิฟอร์เนียในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีแล้ว ก็มีเรื่องน่าประชดอยู่เล็กน้อย นั่นคือผู้ส่งออกนวัตกรรมรายใหญ่ที่ใช้เทคโนโลยีจากดินแดนอันห่างไกล

“แคลิฟอร์เนียค่อนข้างมีเทคโนโลยีในแง่ที่เฉพาะเจาะจงมาก” จอห์นสันกล่าว “และโดยทั่วไปแล้วนั่นไม่ได้เกี่ยวกับเกษตรกรรม ดังนั้นผมคิดว่าน่าจะมีหลายพื้นที่ที่ประเทศกำลังพัฒนามีการสอนและมีนวัตกรรมที่สามารถสอนประเทศที่พัฒนาแล้วได้”

สิ่งที่ระบบ IoT/Blockchain นำเสนอคือวิธีการควบคุมการใช้น้ำบาดาลที่โปร่งใสและ ไม่เน่าเปื่อย ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งที่เกษตรกร ไม่ว่าจะในเคนยาหรือแคลิฟอร์เนีย ก็สามารถระมัดระวังรัฐบาลได้ อาณัติ

“ถ้าเราสามารถสร้างระบบที่น่าเชื่อถือ ซึ่งไม่เปลี่ยนรูป และแสดงให้เห็นว่าทรัพยากรโดยรวมนั้น เดือนแล้วเดือนเล่า ปีแล้วปีเล่า จัดการได้อย่างยั่งยืน แต่ให้ความเป็นส่วนตัวและความปลอดภัยแก่ผู้ใช้ตามที่พวกเขาจำเป็นต้องใช้เพื่อใช้ระบบนั้นจริงๆ” จอห์นสันกล่าว “ตอนนี้เรากำลัง การพูด."

“กฎหมายจะบังคับให้มีความต้องการระบบประเภทใหม่เหล่านี้” เขากล่าวเสริมและอื่นๆ องค์กรต่างๆ เช่น Freshwater Trust กำลังพยายาม "ค้นหาสิ่งต่างๆ ก่อนที่ทุกคนจะกลับมา ติดกำแพง…”

โลกกำลังแห้งแล้ง

แผ่นหลังของมนุษยชาติอาจยังไม่ถูกกดทับกับกำแพง แต่เรารู้สึกได้ว่ามันกำลังปรากฏอยู่

“เราไม่มีน้ำใช้ตลอดทั้งปี ทุกที่ในโลก และกำลังกลายเป็นวิกฤต” โทมัสกล่าว “ภัยแล้งทำให้ปัญหานี้รุนแรงขึ้น ความต้องการทำให้ปัญหานี้รุนแรงขึ้น และเราจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าน้ำสามารถใช้ได้ในที่ที่จำเป็นและเมื่อจำเป็น และเราจะทำแบบนั้นแบบเดิมไม่ได้” เขากล่าวเสริม “เราจะไม่เพียงแค่สร้างเขื่อนใหม่อีกครั้ง หรือขโมยน้ำจากภูเขาทั้งหมด เราจำเป็นต้องสามารถจัดการน้ำได้ในที่ที่เป็นอยู่”

ความแห้งแล้งไม่ได้ส่งผลเสียต่อภาคเกษตรกรรมเท่านั้น คำแถลงล่าสุดจาก USDA Forest Service ระบุว่า ต้นไม้ตายไปแล้ว 18 ล้านต้นในรัฐแคลิฟอร์เนียตั้งแต่ปี 2560 ทำให้ยอดผู้เสียชีวิตทั้งหมดนับตั้งแต่ปี 2553 เป็น 149 ล้านต้น เปลือกไม้เหล่านั้นทอดยาวไปหลายล้านเอเคอร์ ทะเลแห่งการจุดไฟที่รอประกายไฟ ความแห้งแล้งที่ยืดเยื้อของรัฐแคลิฟอร์เนียเกิดขึ้นพร้อมกับไฟป่าที่เพิ่มขึ้น รวมถึงเหตุการณ์แคมป์ไฟในปี 2018 ไฟป่าที่อันตรายที่สุด ในประวัติศาสตร์ของรัฐแคลิฟอร์เนีย

ต้องใช้นโยบายสาธารณะและนวัตกรรมทางเทคโนโลยีที่แข็งแกร่งเพื่อป้องกันภัยพิบัติ และแคลิฟอร์เนียก็กำลังใช้ประโยชน์จากทั้งสองอย่าง

“เราในฐานะมนุษย์สามารถเข้าถึงเทคโนโลยีที่เกือบจะเหมือนพระเจ้าได้ในตอนนี้” จอห์นสันกล่าว “เรามารู้สึกถึงความเร่งด่วนและลองทำสิ่งต่าง ๆ และใช้เทคโนโลยีเหล่านี้บางส่วนในจุดที่จำเป็นที่สุด”

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• ลืมอินเทอร์เน็ตของทุกสิ่งไปได้เลย นี่คือสิ่งที่ IoT ย่อมาจากจริงๆ