پژوهشگاه فضای مجازی بررسی کرد؛

بلاکچین چگونه به مدیریت آب و مقابله با خشکسالی کمک می کند

گروه کشاورزی دیجیتال پژوهشگاه فضای مجازی با تاکید بر استفاده از فناوری‌های نوظهور در مدیریت آب‌های سطحی، به بررسی نمونه‌هایی از کاربرد فناوری بلاکچین در جهت مقابله با خشکسالی پرداخته است.

کد خبر: ۴۵۱۸۱۷

تاریخ: ۲۱ خرداد ۱۴۰۱ - ۱۱:۰۶

خشکسالی یکی از بلایای طبیعی غیرقابل پیش‌بینی و پدیده‌ای گسترده است. این رخداد بزرگ مقیاس، تکرارشونده و با ویژگی‌های تصادفی، پیامدهای اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی عظیمی را در سراسر جهان ایجاد می‌کند. بر این اساس درک تأثیر انواع خشکسالی در مقیاس منطقه‌ای و ملی و همچنین تعیین اقدامات کاهشی و استراتژی‌های سازگاری جهت مقابله با خشکسالی امری ضروری به نظر می‌رسد.

به‌طورکلی خشکسالی‌ها به سه دسته خشکسالی هواشناسی، هیدرولوژیکی و کشاورزی طبقه بندی شده‌اند که به ترتیب بر حسب کمبود بارندگی، جریان رودخانه و رطوبت خاک به صورت جداگانه یا با هم، تعریف می‌شوند.

از سوی دیگر از آنجایی که منابع آبی همواره به عنوان یک منبع فیزیکی کمیاب به ویژه در شمال آفریقا، آسیای مرکزی و غرب آسیا مطرح هستند و سیستم مدیریت فعلی آب نیز به دلیل کاهش منابع، پیچیدگی مقررات و افزایش تقاضای آب در جامعه با مشکلات اساسی مواجه است، پایداری این منبع به رکن اساسی مباحث مرتبط با محیط زیست و توسعه تبدیل شده است.

با وجودی که طبق گزارش سومین مجمع جهانی آب، «آب شیرین و پاک» منبع گران‌بها و محدودی جهت دستیابی به توسعه پایدار، رشد اقتصادی، ثبات اجتماعی و کاهش فقر است اما ر حال حاضر امنیت جهانی آب به یک مشکل جدی در سطح جهان تبدیل شده است.

بر این اساس پژوهشگران به دنبال راه حل چنین مشکلی با استفاده از رویکردهای غیر متعارف مانند استفاده از فناوری بلاکچین غیرمتمرکز هستند.

بلاکچین فناوری است که از یک لایه کاربردی مبتنی بر اینترنت تشکیل شده و با استفاده از پروتکل‌های پردازش شده سطوح جدیدی از ساختار را ایجاد می‌کند تا تراکنش‌های اقتصادی شفاف و دموکراتیک فراهم آید.

تأثیر فناوری بلاکچین چگونه در مدیریت آب

امروزه تغییرات کامپیوتری به بخش مهمی از بهبود چارچوب‌ها و رویه‌ها تبدیل شده‌است. پیشرفت‌های رو به رشد جدید از جمله بلاکچین، کلان داده‌ها، هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و یادگیری ماشین، به سرعت جایگزین چارچوب‌های قدیمی شده و امکان پیشرفت سریع در جامعه را فراهم می‌کند.

به‌طور خاص، یک زنجیره بلوکی یا یک دفتر کل توزیع شده، در ابتدای زنجیره بلوکی، یک ساختار پیوسته در حال تکامل از سوابق دیجیتال است که با استفاده از پروتکل‌های استاندارد قابل قبول به هم مرتبط هستند. هر بلوک دارای یک هش رمزنگاری جاسازی شده از تراکنش قبلی، یک رکورد زمانی و تبادل اطلاعات است.

بلاکچین یک ترکیب یکپارچه ابداعی است که می‌تواند در اشکال مختلف ارائه شود. مزیت فناوری بلاکچین بر بهبود و ایجاد برنامه‌های عملیاتی ساختار یافته جدید و دیجیتالی کردن منابع استوار است.

بلاکچین یا دفتر کل توزیع شده یک نوآوری مرکزی به حساب می‌آید که به عنوان یک ساختار قوی مانع از ایجاد اشتباهات مختلف سازمانی می‌شود و به شرکت‌ها و ارگان‌ها این امکان را می‌دهد تا فرآیندهای خود را به شیوه‌های کلی سازمان‌دهی کنند.

از این رو در بخش خدمات آب و کشاورزی بلاکچین می‌تواند شیوه‌های پشتیبانی، نظارتی و ایجاد قوانین را از طریق کامپیوتر مدیریت کند. همچنین بلاکچین می‌تواند در ایجاد یک محیط محرمانه با بازنمایی از واقعیت، مؤثر واقع شود.

لایه زیرزمینی که منابع آبی را در بر می‌گیرد و می‌توان آب را از آن استخراج کرد، بیش از یک دهه است که توسط صنعتگران و کشاورزان مورد بهره‌برداری بیش از حد قرار گرفته و این امر منجر به کاهش شدید سطح آب شده است. اگر این وضعیت ادامه یابد، سطح آب در آینده‌ای نه چندان دور کاهش می‌یابد و به وضعیتی شبیه آب‌شکن می‌رسد.

اما هم اکنون ردیابی سطح آب با کمک بلاکچین و اینترنت اشیا فراهم شده است. هدف پلتفرم‌های بلاکچینی کمک به ردیابی سریع سطح آب است که در نتیجه کشاورزان را قادر می‌سازد تا منابع آبی را به صورت عاقلانه‌تر مصرف کنند.

فناوری بلاکچین از حسگرهای اینترنت اشیا استفاده خواهد کرد؛ این حسگرها داده‌های استخراج آب را به ماهواره‌ها منتقل می‌کنند. در نهایت تمامی این اطلاعات در زمان واقعی در دفتر کل بلاکچین و بلاکچین هوشمند سازگار با مخاطبین ذخیره می‌شود. پلتفرم بلاکچینی جهت استفاده تمام مصرف‌کنندگان آب مانند کشاورزان و سرمایه‌گذاران قابل‌دسترسی خواهد بود.

از آنجایی‌که بلاکچین سیستم ردیابی دقیقی خواهد داشت، لذا از این سیستم جهت صدور سهام آب زیرزمینی نیز استفاده می‌شود. این سهام توسط فعالان منطقه قابل خرید و معامله است. به عنوان مثال TFT آژانس پایداری آب‌های زیرزمینی در دلتای شمالی در آمریکا تشکیل داده است. این آژانس سازمان‌های کوچک‌تر را جهت استفاده پایدار از آب‌های زیرزمینی گرد هم می‌آورد. هدف این همکاری کمک به ایجاد یک سیستم منصفانه است که ردیابی سطح آب را آسان می‌کند. از آنجایی‌که سیستم در زمان واقعی کار خواهد کرد، لذا اطلاعات بسیار معتبر و شفاف خواهند بود.

همچنین پروژه تحقیقاتی مربوط به ساخت سیستم‌های پشتیبانی و تصمیم برای مدیریت آب به منظور جمع آوری داده‌های آب‌های سطحی و زیرزمینی، بهینه سازی جریان کار و تجزیه و تحلیل برای مقابله با چالش‌های مشابه در کالیفرنیا است.

آیا فناوری بلاکچین واقعاً کمک کننده است؟

فناوری‌های دیجیتال مانند بلاکچین جهت حل مشکلات پیچیده راه‌حل‌های ساده‌تری ارائه می‌دهد. لذا این فناوری ابتدا بر پیچیدگی‌های سیستم تمرکز دارد. هم‌اکنون یک تیم تحقیقاتی در حال ترسیم نحوه انجام معاملات در NSW بر اساس لایه به لایه و بررسی پیچیدگی‌های سیاست تجارت آب است تا این مسئله تعیین شود که آیا فناوری بلاکچین می‌تواند به اندازه کافی تمام کاستی‌ها را رفع کند و در عین حال اطمینان حاصل کند که تمام قوانین و خط‌مشی لازم را برآورده کرده است یا خیر.

از سوی دیگر در طول سه سال گذشته، شرکت آر وپ پروژه‌های تحقیقاتی را جهت کمک به شرکت‌های برق اجرا کرده است تا چگونگی استفاده از فناوری جهت دستیابی به منابع آبی پایدار را مشخص کند. این پروژه‌ها از نقشه‌برداری گرفته تا استوری‌برد، مانند The Future of Urban Water و Digital Tide به لحاظ رویکرد، متفاوت عمل می‌کنند. لذا داده‌های ثبت‌شده در چنین سیستمی برای افرادی که زیرساخت‌های آبی را طراحی می‌کنند، یا معیشت آنها به پیش‌بینی جریان‌های آینده بستگی دارد، بسیار ارزشمند خواهد بود. همچنین این سیستم می‌تواند امکان بهبود درک عمومی از مکان جریان آب را فراهم کند.

فناوری بلاکچین و کمک به کشاورزان جهت مقابله با خشکسالی

در حال حاضر آب به‌عنوان یک دارایی حیاتی در تمامی بخش‌ها به خصوص بخش کشاورزی محسوب می‌شود. منابع آبی به‌طور متوسط جهانی، حدوداً ۷۰ درصد در بخش کشاورزی، ۲۰ درصد در بخش صنعتی و ۱۰ درصد در بخش شرب مصرف می‌شوند. بنابراین، به منظور پیشبرد اهداف اقتصادی، بررسی بخش‌هایی که وابستگی شدیدی به منابع آبی دارند، بسیار ضروری است.

این موضوع اساسی نیازمند یک روش فراگیر و مبتکرانه است که نه تنها در بخش‌های عمومی بلکه در بخش‌های خصوصی نیز قابلیت اجرا داشته و علاوه بر آن در بخش‌های حاشیه‌ای نیز تأثیرگذار باشد. از این رو استفاده از فناوری بلاکچین در راستای حل مشکلات مربوط به صنعت کشاورزی مانند مقابله با خشکسالی، مدیریت شبکه توزیع آب، کاهش خطرات ناشی از کمبود منابع آبی و همچنین نظارت بر سیستم‌های مدیریت منابع آبی به صورت پویا راه حل نسبتاً جدیدی است.

بلاکچین می‌تواند به سازمان‌های فعال در حوزه آب کمک کند تا بر تنظیم صورت حساب‌های مالی و تسویه حساب بدهی‌ها نظارت مؤثر داشته باشد، به الگوهای خشکسالی مختلف دست یابند و همچنین به حفظ درآمد بخش منابع آبی در طول خشکسالی شدید توجه ویژه‌ای داشته باشند.

از آنجایی که ممکن است کشاورزان جهت مقابله با شرایط آب و هوایی خاص و ناگهانی مانند طوفان، خشکسالی و سیلاب‌های شدید آمادگی لازم را نداشته باشند، ضرورت کاربرد تکنولوژی‌های جدیدی مانند بلاکچین بیش از هر زمان دیگری احساس می‌شود.

در همین راستا بیمه کشاورزان در برابر تغییرات آب و هوایی با استفاده از فناوری بلاکچین نمونه یک تلاش بشردوستانه جهت حمایت از کشاورزان با استفاده از تکنولوژی است.

به‌طور مثال ائتلاف Crypto Climate Lemonade یکی از انبوهی از استارت آپ ها و سازمان‌های خصوصی است که به دنبال استفاده از بلاکچین جهت مقابله با چالش‌های اجتماعی و اقتصادی و اقلیمی در سراسر جهان هستند.

بنیاد لیموناد در آفریقا، با استفاده از فناوری بلاکچین چندین پلتفرم مختلف از جمله Avalanche، Chainlink و DAOstack را برنامه‌ریزی است که به جذب مجموعه سرمایه‌گذاری کمک می‌کند که از طریق آن سرمایه‌گذاران می‌توانند مبالغی را جهت بیمه کشاورزان فراهم کنند.

در زیر به نمونه‌هایی از کاربرد فناوری بلاکچین جهت مقابله با خشکسالی در کشورهای پیشرو مانند آمریکا و استرالیا اشاره شده است.

الف) کالیفرنیا

شرکت IBM در کالیفرنیا در حال بررسی نحوه استفاده از بلاکچین به شیوه‌ای غیر متعارف است. این شرکت پروژه‌ای را طرح ریزی کرده است که در آن با ادغام دو فناوری بلاکچین و اینترنت اشیا به ردیابی سریع سطح آب کمک کند.

TFT یک سازمان خصوصی است که در راستای حفاظت از اکوسیستم آب شیرین فعالیت دارد. این سازمان با همکاری IBM Research و SweetSense Inc و با استفاده از فناوری بلاکچین می‌تواند به‌طور دقیق سطح آب زیرزمینی در کالیفرنیا را کنترل و ردیابی کند.

ب) کلرادو:

در حال حاضر ایالت کلرادو لایحه‌ای را تصویب کرده که زمینه را برای کاربرد فناوری بلاکچین برای مدیریت آب فراهم می‌کند. همچنین در این لایحه سایر فناوری‌های نوظهور مانند سنسورهای راه دور، سیستم‌های ماهواره‌ای و پهپاد مورد مطالعه قرار می‌گیرند. استفاده از این فناوری‌ها نظارت و مدیریت آب‌های سطحی و زیرزمینی را بهبود می‌بخشد. این لایحه در زمانی ارائه شد که ایالات متحده با یکی از بدترین دوره‌های خشکسالی تاریخ خود مواجه است. ایالت‌های غربی بدترین شرایط را داشته، به‌طوری‌که سال ۲۰۲۰ خشک‌ترین یا دومین سال خشک از زمان شروع ثبت رکورد در سال ۱۸۹۵ بوده است.

ج) استرالیا:

استرالیا به‌طور گسترده به عنوان یک کشور پیشگام در سطح جهان در زمینه منابع آبی شناخته می‌شود. به‌طور شفاف استرالیا در حوزه بازارهای تجارت آب و فناوری بلاکچین به عنوان یک نهاد حیاتی جهت مدیریت چنین منابع کمیابی در بخش‌های شهری، صنعتی، کشاورزی عمل می‌کند.

جمع بندی

در حال حاضر بحران‌های تأمین آب در کشور مانند بحران خشکسالی، تأمین آب شرب شهرها و روستاها و تأمین آب در بخش صنعت و کشاورزی به یک مسئله جدی تبدیل شده است.

کمبود منابع آبی و در پی آن خشکسالی پیامدهای جبران‌ناپذیری را از جمله فرونشست زمین، تخریب اکوسیستم طبیعی دریاچه‌ها و تالاب‌ها، برداشت بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی و … به دنبال دارد. از این رو مسئله آب اولین مسئله اساسی کلان در ایران است.

مواردی همچون متوسط بارش سالانه به میزان ۲۵۰ میلی‌متر در ایران، قرارگیری بخش وسیعی از کشور در شرایط آب و هوایی خشک و نیمه‌خشک و همچنین پراکندگی منابع آبی و زمان‌بندی بارندگی به صورت ناهمگون باعث تشدید فزاینده بحران خشکسالی شده‌اند.

پیامد تمامی این چالش‌ها را می‌توان در بحران تالاب‌های بختگان، هامون و جازموریان و دریاچه‌های ارومیه، کاهش فزآینده آب کارون و زاینده‌رود و همچنین خطر فرونشست زمین مشاهده کرد.

در ایران بیش از ۹۰ درصد منابع آبی در بخش کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. لذا بسیاری از مردم در مناطق روستایی و دورافتاده برای گذران زندگی به کشاورزی وابسته هستند. در این راستا لزوم ارائه یک راهکار اثربخش بسیار ضروری به نظر می‌رسد.

فناوری بلاکچین یکی از مؤثرترین شیوه‌ها جهت پاسخ سریع در مدیریت منابع آبی و خشکسالی است. با اضافه شدن بلاکچین، می‌توان شکاف‌های اعتماد و شفافیت حیاتی را پر کرد و ایجاد یک پلتفرم قوی، مقیاس‌پذیر و مقرون‌به‌صرفه برای مدیریت منابع آب زیرزمینی با ارزش در هر نقطه از جهان ممکن شود.

در نهایت می‌توان چنین عنوان کرد که کاربرد فزآینده فناوری‌های نوظهور در اکوسیستم باعث ارائه راه‌حل‌های کاربردی و مدیریتی جهت مقابله با چالش‌های اقلیمی می‌شود. از سوی دیگر عدم ارائه راهکارهای جدید جهت مدیریت خشکسالی و در پی آن تداوم این پدیده می‌تواند موضوع آب را از یک مسئله زیست محیطی در بلندمدت تبدیل به یک موضوع چندبعدی با تأثیرات امنیتی قابل‌توجه خصوصاً در زمینه منازعات قومی و منطقه‌ای کند.