Каліфорнія використовує Blockchain та IoT для управління використанням підземних вод

Каліфорнія має проблеми з водою.

Держава - це сільськогосподарська держава, виробляючи більше третини овочів Сполучених Штатів і генеруючи понад 50 мільярдів доларів на рік, але його величезна та різноманітна продукція вимагає такої ж колосальної кількості води.

Десятиліттями фермери та підприємства викачували ґрунтову воду з водоносних горизонтів Каліфорнії, проникних шарів гірських порід, які утримують воду під землею, і результати були жахливими. Оскільки водоносні горизонти виснажуються швидше, ніж дощ може їх поповнити, ґрунт фактично опускається, і це явище називається «осіданням». У місцях, де будівлі та дороги спираються на землю, це може спричинити пошкодження.

«Каліфорнія величезна для американського сільського господарства», — сказав Digital Trends Алекс Джонсон, директор фонду Freshwater Trust. «Але це сильно залежить від підземних вод, і є деякі басейни в центральній долині, які були настільки виснажені протягом за останні кілька десятиліть вони на 20 футів нижчі за висотою, тому що ці водоносні горизонти були осушені, і вся земля поселення».

Оскільки водоносні горизонти опускаються, вони не просто становлять загрозу для інфраструктури на землі. Камінь і ґрунт руйнуються разом, видаляючи простір, де колись могла накопичуватися вода. Це може бути катастрофічним, як за даними Департаменту водних ресурсів Каліфорнії, у середньому на рік підземні води складають 38 відсотків водопостачання штату; у посушливі роки це число може перевищувати 46 відсотків.

Якщо Каліфорнія збирається запобігти подальшому виснаженню водоносних горизонтів і пережити такі посухи, як та, яка вразила її з 2011 по 2017 рік, штату потрібно буде контролювати використання підземних вод. У центральній долині група організацій працює над проектом, який міг би зупинити хвилю, поєднавши дві технології: Інтернет речей (IoT) і Блокчейн.

Проект, народжений у колисці людства

Першим великим викликом було з’ясувати, як контролювати рівень ґрунтових вод у штаті. На щастя, це проблема, з якою люди в інших регіонах земної кулі борються роками та вже знайшли рішення.

«Сьогодні ми в першу чергу робимо це в Східній Африці», — каже Еван Томас, генеральний директор SweetSense, компанії, яка використовує підключені до супутника датчики для моніторингу сільського водопостачання. «За останні 30 років у Східній Африці щороку випадає на 30 відсотків менше опадів, — пояснює він, — тому посуха зараз майже щороку, а не кожні десять чи 20 років, і наслідки посухи дійсно сильний. У 2011 році через посуху в Ефіопії та Кенії загинуло 250 000 людей, постраждали майже десять мільйонів людей».

У Кенії SweetSense співпрацює з IBM Research, і за підтримки Агентства США з міжнародного розвитку (USAID) вони створили система для використання датчиків Інтернету речей для «моніторингу використання та попиту на підземні води, співвіднесення цього з наявністю опадів у поверхневих водах, а також більшість Важливо, використовуйте ці дані, щоб визначити, коли водяний насос виходить з ладу, щоб ми могли вийти та відремонтувати його та переконатися, що люди мають доступ до води круглий рік."

Використання IoT захоплююче: це технологія, яку багато людей асоціюють в першу чергу з кухонною технікою та Алекса колонки, які використовуються для порятунку життів від посухи. IoT, Інтернет речей, у широкому сенсі означає здатність машин спілкуватися одна з одною.

Уявіть собі сучасну технічну квартиру: у вас може бути розумний домашній центр, який, коли годинник б’є 7 ранку, повідомляє вашому розумному динамік, щоб увімкнути будильник, ваша кавова машина, щоб почати приготування каструлі, ваш телевізор, щоб увімкнути та змінити канал на ранковий новини. Якщо температура на вулиці нижче певного порогу, ваш розумний термостат починає нагрівати. Хоча ви, можливо, спочатку запрограмували ці інструкції, машини можуть «розмовляти» одна з одною та виконувати інструкції без мікроуправління ними людини.

Важливо те, що пристрої можуть спілкуватися один з одним без синхронізації з широким Інтернетом, і це вкрай важливо для роботи SweetSense в Африці.

«Причина IoT полягає в тому, що ми повністю відключені від мережі», — пояснює Томас. «Немає стільникового зв’язку, немає електроенергії, немає підключень до комунальних послуг, тому ми маємо автономний, датчик на сонячних батареях, приєднаний до цих насосів, який може контролювати водопостачання та підключати його через супутник мережі».

Датчики можуть поміститися на долоню людини і живляться від «2-ватної сонячної панелі розміром з маленьку книгу в м’якій палітурці».

Спільний ресурс потребує спільної інформації

Можливість точного вимірювання використання ґрунтових вод є важливим кроком, але недостатньо просто мати точні інструменти. Підземні води — надзвичайно складний ресурс для управління. Усе це лежить під землею, поза полем зору, і через те, наскільки це важливо для різноманітних галузей промисловості, кожен хоче ковтнути свій ковток із фонтану.

«Я думаю, що в управлінні водними ресурсами та природними ресурсами є невід’ємна складність, коли важко відстежити, хто що робить, і відслідковувати це з часом», — каже Джонсон. «Між користувачами немає великої довіри, особливо між користувачами та урядом або місцевими управлінськими установами до інших суб’єктів, які бажають отримати той самий ресурс».

Використання підземних вод є чудовим прикладом трагедія спільнот, ідея, яка представлена ​​разом із спільним ресурсом, індивідууми вирішать максимізувати власне використання цього, незважаючи на те, що якщо всі так зроблять, це може виснажити ресурс і приректи на загибель група.

Управління таким спільним ресурсом, як вода, на який люди відчувають природне право, вимагає не лише того, щоб виживання групи залежало від того, чи кожен розподіляє їх використання. Це вимагає довіри. Кожна людина хоче знати, що всі інші грають за тими ж правилами.

«Вода є спільним ресурсом, — говорить Натан Вангусі, технічний керівник відділу води в IBM Research Africa, — це означає, що якщо ми видобуваємо з тому ж водоносному горизонті, нам потрібно мати умови щодо того, скільки ми видобуваємо, з якою швидкістю ми видобуваємо... так що ідея консенсусу дуже важливо».

Ринковий підхід

Вангусі та його команда працюють у Кенії, у регіоні, який він описує як «малонаселений» і «в основному пасторальний… сильно залежить від ґрунтових вод». Це також регіон, у якому важко розгорнути багато технологій рішення. Вангусі та його команда вирішили зосередитися на тому, як монетизувати права на воду.

«Ви думаєте про будь-які інші природні ресурси, такі як корисні копалини, земля, доступ до здатності забруднювати, — пояснює Вангусі, — ви отримуєте ті права через певний дозвіл … якщо у вас є вуглецевий кредит, ви отримуєте певний дозвіл на введення певної кількості вуглецю в навколишнє середовище."

Так само, якщо ви володієте землею, ви можете вирощувати врожай і мати право продавати цей урожай. Якщо у вас є шахта, ви можете видобувати з неї корисні копалини та продавати їх. Але підземні води складніші.

«Права на воду відрізняються більше від інших прав на природні ресурси тим, що ви не можете перетворити права на воду безпосередньо … на комерційний інструмент».

Вангусі та його команда зупинилися на ідеї кредитування підземних вод. Кредит дає власнику право добувати із землі певну кількість води, а також якщо власник цього не хоче скориставшись цим правом самі, вони можуть «перетворити їх на комерційні інструменти, якими ви можете торгувати відкрито ринок».

Однак ринки — це довіра. Залучені люди мають бути впевненими, що продукт, який вони купують — у цьому випадку право на видобуток підземних вод — є дійсним, і вони повинні вірити, що ніхто інший не обманює систему. Навіщо фермеру обмежуватися лише тією водою, на яку він може дозволити придбати дозвіл, якщо він підозрює, що його сусід качає воду безрозсудно? Кожен повинен мати доступ до цієї інформації та знати, що інформація заслуговує довіри.

Система, якій кожен може довіряти

«Технологія, яка розроблена для підтримки консенсусу та демократизованого доступу до інформації, — каже Вангусі, — за визначенням є блокчейном, оскільки ви мати цю ідею реєстру, який є незмінним, а потім у вас є ідея розумного контракту, який може переміщувати транзакції в цьому блокчейні мережі».

Блокчейн – це технологія що лежить в основі таких криптовалют, як біткойн, але має великий потенціал для інших застосувань. Простіше кажучи, Blockchain — це децентралізована книга, якою користуються всі, хто хоче отримати до неї доступ.

Коли будь-яка кількість сторін здійснює транзакцію чи іншу угоду (скажімо, реєструє «розумний контракт») у Blockchain, інші сторони в мережі перевіряють це та захищають його місце в записі. Інформація доступна всім користувачам, і ніхто не може змінити її після факту, тому що дані мають узгоджуватися з копіями, які є у всіх інших.

Датчики SweetSense можуть точно відстежувати кількість підземної води, що піднімається з будь-якого насоса в систему та передавати цю інформацію до IBM Blockchain через супутники, щоб дані передавалися навіть у віддалені області. У Blockchain користувачі можуть купувати та продавати свої водні кредити, навіть реєструючи смарт-контракти для автоматичної покупки або продавати, коли ціна правильна, і кожен може бачити, які насоси справні чи ні, куди качається вода тощо на.

Від Кенії до Каліфорнії

Система, розроблена в Африці, є благом для скотарських громад, які там залежать від ґрунтових вод. На думку Freshwater Trust, він також мав великий потенціал для Каліфорнії. Хоча люди можуть не відразу пов’язати Кенію та Каліфорнію у своїй свідомості, обидва регіони покладаються на сільське господарство та обидва залежать від підземних вод.

Томас раніше працював із Freshwater Trust, і вони побачили можливість співпрацювати.

«Тому що TFT намагався з’ясувати, як допомогти фермерам реально контролювати воду та як допомогти фермерам дотримуватися вимог Сталого розвитку підземних вод Дійте, – каже Томас, – і, що найважливіше, як допомогти їм таким чином, щоб полегшити біль нових правил і створити ринкові стимули для участь».

Творці проекту були в захваті від того, що вони називають «зворотною технологією передача», системи, створеної в країнах, що розвиваються, щоб допомогти Каліфорнії, серцю технічний світ.

«Я думаю, що в американській культурі легко відчувати себе найкращими», — каже Джонсон. «Тому що нам це говорили або ми самі собі це часто говорили. Є багато місць, де відбуваються інновації, і я думаю, що швидкість розвитку технологій демократизувала там, звідки походять деякі з цих справді цікавих технологічних досягнень».

Враховуючи центральну роль Каліфорнії в технологічній індустрії, тут є трохи іронії: великий експортер інновацій використовує технології з далеких країн.

«Каліфорнія досить технічна в дуже специфічному сенсі, — каже Джонсон, — і це, як правило, не стосується сільського господарства. Тож я думаю, що, напевно, є багато сфер, де країни, що розвиваються, мають вчення та інновації, які можуть цьому навчити розвинений світ».

Ця система IoT/Blockchain пропонує прозорий і прозорий спосіб регулювання використання підземних вод непідкупний, що корисно, враховуючи, що фермери, будь то в Кенії чи Каліфорнії, можуть побоюватися уряду мандатів.

«Якщо ми зможемо створити надійну, незмінну систему, яка демонструватиме, що в цілому цей ресурс місяць за місяцем, рік за роком керується стабільно, але надає користувачам конфіденційність і безпеку, необхідні для фактичного використання цієї системи, – каже Джонсон, – тепер ми говорити».

«Законодавство посилить попит на ці нові типи систем», – додає він, і так далі такі організації, як Freshwater Trust, намагаються «з’ясувати речі до того, як усі повернуться навпроти стіни …"

Земля пересихає

Можливо, людство ще не притиснуте спиною до стіни, але ми відчуваємо, як це насувається.

«У нас немає води, доступної цілий рік, фактично будь-де в світі, і це стає кризою», — каже Томас. «Посуха загострює цю проблему, попит загострює цю проблему, і ми повинні переконатися, що вода доступна там, де вона має бути, і коли вона має бути. І ми не зможемо зробити це по-старому», – додає він. «Ми не просто збираємося знову будувати нові дамби або викрадати всю воду з гір. Ми повинні мати можливість керувати водою там, де вона є».

Посуха шкодить не тільки сільському господарству. Нещодавня заява лісової служби USDA зазначає що З 2017 року в Каліфорнії загинуло 18 мільйонів дерев, а загальна кількість дерев з 2010 року досягла 149 мільйонів. Це лушпиння простягається на мільйони акрів, море запалу, що чекає на іскру. Тривала посуха в Каліфорнії збіглася зі збільшенням лісових пожеж, у тому числі Camp Fire 2018 року, найбільш смертоносна лісова пожежа в історії Каліфорнії.

Щоб запобігти катастрофі, знадобиться жорстка державна політика та технологічні інновації, і Каліфорнія використовує обидва.

«Ми, як люди, зараз маємо доступ до майже божественних технологій», — каже Джонсон. «Давайте відчуємо терміновість і спробуємо застосувати деякі з цих технологій там, де вони найбільше потрібні».

Рекомендації редакції

• Забудьте про Інтернет речей. Ось що насправді означає IoT