Интеллектуальная сеть для воды

Когда «ведущий ученый» IBM ^[284] и технический руководитель организации Big Green Innovations Питер Уильямс говорит: «Самая большая возможность, предоставляемая водой, – это не вода, а информация», – он говорит о расточительстве. Прямо сейчас в Америке 70 % воды расходуется в сельском хозяйстве, но при этом 50 % произведенной еды выбрасывается. Пять процентов нашей энергии уходит на перекачивание воды, но 20 % этой воды утекает через дыры в трубах. «Примеры можно множить бесконечно, – говорит Уильямс, – но суть остается неизменной: назовите мне проблему с водой, и я назову вам соответствующую проблему с информацией».

Решение этой информационной проблемы заключается в создании умных сетей для всех наших систем водоснабжения. Все наши трубы, наши водопровод и канализация, наши реки, озера, водохранилища, гавани и, в конце концов, наши океаны должны быть оборудованы сенсорами, «умными» измерительными устройствами и автоматическими системами контроля, управляемыми AI. Марк Модзелевски,^[285] исполнительный директор организации Water Innovations Alliance, полагает, что подобная интеллектуальная сеть сможет снизить потребление воды в США на 30–50 %.

В IBM считают, что создание таких сетей потребует 20 млрд долларов инвестиций в ближайшие годы,^[286] – и компания готова приступить к делу. В бассейне Амазонки IBM объединилась с организацией Nature Conservancy,^[287] чтобы построить систему компьютерного моделирования, которая позволит пользователям симулировать поведение речных бассейнов и принимать существенно лучшие решения относительно проблем, которые в данный момент считаются неразрешимыми. Например, приведет ли сплошная вырубка леса в верховьях реки к уничтожению рыбных запасов ниже по течению? В Ирландии организация Big Blue совместно с Морским институтом реализует проект Smart Bay, который отслеживает поведение волн, уровень загрязнения и состояние морской жизни в заливе Голуэй. Существует также проект «умной дамбы» в Нидерландах, система аналитического отслеживания работы канализации в городе Вашингтон и еще несколько десятков подобных проектов по всему миру.

Другие компании тоже работают в этом направлении. Отделение Hewlett - Packard в Детройте применило систему умных измерений,^[288] которая уже увеличила производительность на 15 %. Что касается академического сектора, то здесь исследователи чикагского Северно-Западного университета создали «умную трубу»^[289] – комплекс из множества наносенсоров, которые способны измерить всё: от качества воды до свойств потока. В других странах мира также предпринимается все больше усилий в этом направлении. В Испании только что установлена общенациональная ирригационная система,^[290] управляемая компьютером, которая разработана, чтобы сэкономить 20 % тех 240 миллиардов литров воды, которые испанские фермеры и крестьяне используют ежегодно.

Управляемая компьютером ирригация – это один из элементов «точного земледелия», в свою очередь, представляющего собой лишь часть возможностей, которые открывают интеллектуальные сети. Это комплексная технология, в которой управляемая компьютером ирригация объединяется с GPS -отслеживанием и методами удаленного зондирования, чтобы получить больше урожая на каждую каплю воды. Описанная комбинация позволяет фермерам получать информацию обо всем, что происходит у них на полях: о температуре, испарении, проценте влажности воздуха и почвы, прогнозе погоды, количестве удобрений, использованном для каждого растения, сколько воды каждое растение получило, и т. д., и т. п.

Сейчас 70 % всей воды на Земле расточительно расходуется на то, чтобы выращивать продовольствие. «С точным земледелием, – говорит Даг Милл,^[291] консультант по использованию воды из штата Джорджия, – фермеры могут снизить потребление воды на 35–40 процентов и увеличить урожай на 25 процентов».

И значительная экономия, о которой мы говорим в этом разделе, – лишь начальная точка этого обсуждения, не конечная. Как только наши гидротехнические сооружения объединятся в интеллектуальные сети, вода по-настоящему станет предметом информационной науки – и таким образом войдет в число экспоненциально растущих областей. То, что мы сейчас обсуждаем как интеллектуальную гидротехническую сеть, пока представляет собой только бета-версию системы. Сеть будет постоянно совершенствоваться, и – поскольку мы, люди, очень плохо умеем предсказывать результаты экспоненциального роста – сейчас просто невозможно сказать, к чему приведет ее развитие. Однако одно можно утверждать с точностью: в результате мы окажемся в ситуации, где воды будет гораздо больше.

Решение санитарной проблемы

До сих пор идут споры: кто изобрел современный туалет? Апокриф гласит, что это был английский слесарь XIX века Томас Крэппер,^[292] но на самом деле история важного изобретения уходит корнями в гораздо более давние времена. Западная традиция приписывает заслугу сэру Джону Харингтону,^[293] который изобрел ватерклозет для своей крестной, королевы Елизаветы I (однако изобретение Харингтона так и не было поставлено на коммерческие рельсы). На востоке же эта инновация появилась в гораздо более давние времена: археологи не так давно обнаружили отхожее место эпохи династии Хань,^[294] которое они датируют 206 годом до н. э. Устройство было обеспечено проточной водой и снабжено каменной чашей и подлокотниками – в результате китайский артефакт 2400-летней давности выглядит вполне современно. И в этом заключается проблема: когда речь заходит о канализационных системах в наших домах, обнаруживается, что в них очень долгое время ничего не менялось.

Но только представьте себе потенциальные усовершенствования. Представьте туалеты, которые не требуют инфраструктуры.^[295] Никаких труб под полом, никаких площадок для выщелачивания, скрытых под вашим газоном, никаких систем канализации, опутывающих целый квартал. Это будут туалеты хай-тек: с измельчением и сжиганием фекалий, мгновенным испарением урины и попутной стерилизацией всего на свете. Вместо того чтобы всё «спускать в трубу», эти туалеты будут производить упаковки мочевины (для удобрений), столовую соль, большое количество чистой воды и достаточное количество энергии, чтобы вы могли подзарядить при необходимости свой телефон, пока справляете нужду. Присоедините эти туалеты к интеллектуальной сети – и электричество можно будет продавать в энергоснабжающие компании, в результате чего впервые в истории людям будут платить за то, что они испражняются! И последнее: потребителю все это будет обходиться в пять центов в день. Это уже не просто усовершенствование – это революция!

Кроме того, это цель недавно объявленной программы фонда Билла и Мелинды Гейтс.^[296] Восемь университетов получили финансирование, чтобы вывести сантехнические технологии на уровень XXI века, и именно так в проекте был задействован Лоуэлл Вуд. Вуда нельзя назвать типичным специалистом в области санитарии. Он – астрофизик в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, и за плечами у него опыт работы в области термоядерного синтеза, компьютерной инженерии, рентгеновских лазеров, а также – и это принесло ему наибольшую известность – в программе космической противоракетной обороны («Звездные войны»), инициированной президентом Рональдом Рейганом. По словам Вуда,

основной смысл проекта Гейтсов заключается в том, чтобы усовершенствовать систему, которая по-настоящему не развивалась в течение 130 лет, со времен викторианской Англии. В развивающихся странах, где санитарные проблемы приводят к огромному числу смертей и болезней, это очевидным образом спасет миллионы и миллионы жизней, но в развитом мире три четверти наших счетов за воду – это стоимость растрат и расходов на содержание очистных сооружений. Таким образом, цель – решить обе проблемы: найти способ для людей справлять нужду без использования водопровода и канализации и при этом перерабатывать человеческие отходы, приводя их в безвредное состояние.

Это может показаться фантастикой, но на самом деле тут не требуется никакого волшебства. Вуд продолжает:

Можно сжигать фекалии и использовать эту энергию, чтобы полностью очищать мочу, снова разделять ее на воду и минеральные вещества. В человеческих фекалиях содержится более мегаджоуля энергии в день, и этого достаточно, чтобы поддерживать работу туалета – плюс останется полно энергии на подзарядку телефонов и освещение. И у нас уже есть подходящая технология: мы в самом буквальном смысле можем всё это сделать, просто купив компоненты в магазине. Самая большая проблема заключается в том, что это должно стоить не больше пяти центов в день, потому что только такая стоимость доступна для жителей развивающихся стран.

Преимущества такого туалета практически неоценимы. Прежде всего удаление человеческих фекалий из уравнения решительным образом снизит процент заболеваемости во всем мире (а это, в свою очередь, будет способствовать замедлению прироста населения). Этот проект можно реализовать распределенно, децентрализованно (значит, нет необходимости делать огромные предварительные инвестиции в инфраструктуру), а поскольку производить энергии и воды он будет больше, чем было затрачено, эту технологию можно считать по-настоящему революционной. Более того, эффективность технологии дает возможность столь необходимой экономии. На канализацию расходуется 31 % всей воды в Америке.^[297] Согласно подсчетам Агентства по защите окружающей среды США,^[298] 4,7 триллионов литров воды – столько ее ежегодно используют в Лос-Анджелесе, Майами и Чикаго – каждый год вытекает из американских домов, и самые большие траты приходятся именно на туалеты. И наконец, помимо отходов жизнедеятельности человека, этот технологичный туалет может перерабатывать все вообще органические отходы, включая объедки, садовые обрезки, фермерские отходы, – и таким образом замыкать все циклы, одновременно предоставляя семье всю ту воду, которая ей может потребоваться.

Голубая точка

В 1990 году, в один из самых знаменитых моментов своей блистательной карьеры, астроном Карл Саган решил, что будет интересно,^[299] если космический зонд Voyager 1, завершив свою миссию на Сатурне, развернется и сделает снимок Земли. На таком огромном расстоянии Земля выглядит несущественным, трудно различимым пятнышком рядом с другими пятнышками, или, как говорит Саган, «как пылинка на фоне солнечного луча». Но эта пылинка – голубая. Отсюда и название знаменитой фотографии: «Голубая точка».

Наша планета – голубая точка, потому что это водный мир, две трети которого покрыто океанами. Эти океаны – наша опора и наша жизненная сила. Бесспорный факт состоит в том, что в данный момент миллиард людей лишен доступа к безопасной питьевой воде, но в наших океанах заключается секрет к лучшему будущему. Возвращаясь к прозвучавшей ранее теме: изобилие – это не просто выдумка корнукопианцев. И хотя у только что описанных инноваций есть потенциал прикоснуться к мировому океану – вторично переработать их содержимое и изменить химический состав, обеспечив нас всех водой в необходимом количестве, и даже более того, – это не произойдет автоматически. У нас впереди много работы. В то же время из-за того, что технологии по эффективному использованию воды все находятся на экспоненциальных кривых, они представляют самый большой из возможных рычагов. Это кратчайший путь из точки А в точку Б, но – и это очень важное «но» – мы должны по-настоящему посвятить себя прохождению по этому пути.

Саган однажды сказал о своей знаменитой фотографии:

Этот далекий образ нашего крошечного мира… подчеркивает нашу ответственность: мы должны относиться друг к другу добрее, а также хранить и лелеять голубую точку – единственный мир, который мы знаем.

Невозможно с этим не согласиться. Так что сегодня, прямо сейчас, давайте начнем экономить: быстрее выходить из душа, есть меньше говядины – делать все, что возможно, для сохранения ограниченных на данный момент ресурсов. Но на будущее знайте, что мир водного изобилия – очень реальная перспектива, и вложение нашей энергии в экспоненциальные технологии направляет нас на верный путь. Технологии, рассмотренные в этой главе, и области исследований, которые они представляют, – самый лучший способ сохранить единственный мир, который мы когда-либо знали: нашу голубую точку.

Глава 9
Накормить девять миллиардов