Stawianie czoła wyzwaniom dotyczącym wody dzięki połączonej wiedzy
Systemy wód powierzchniowych obejmujące rzeki, jeziora i zbiorniki, coraz mocniej odczuwają skutki zmiany klimatu, wpływ zanieczyszczeń i nadmiernej eksploatacji. W wielu regionach świata, w szczególności tych charakteryzujących się ograniczoną infrastrukturą monitorowania, brakuje aktualnych, wiarygodnych i użytecznych danych wspomagających podejmowanie decyzji dotyczących jakości i dostępności wody. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu SWIM(odnośnik otworzy się w nowym oknie) został powołany przez Agencję UE ds. Programu Kosmicznego(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (EUSPA) w listopadzie 2024 roku w celu rozwiązania tego palącego problemu. Konsorcjum ma na celu wykorzystanie danych z obserwacji Ziemi gromadzonych w ramach programu Copernicus z czujnikami Internetu rzeczy (IoT) i analizami opartymi na sztucznej inteligencji, aby opracować dostępną, zautomatyzowaną platformę informacji o wodach powierzchniowych.
Połączenie amerykańskiego doświadczenia chmurowego i dynamicznego europejskiego przemysłu kosmicznego
W tym celu zespół łączy wiedzę specjalistyczną opracowaną po obu stronach Atlantyku. W skład konsorcjum projektu wchodzą partnerzy z Unii Europejskiej, Stanów Zjednoczonych i Kolumbii. „Nasz amerykański partner - spółka Rayner Software - zapewnia nam dostęp do specjalistycznej wiedzy w zakresie przetwarzania danych w chmurze i systemów wspomagania decyzji”, wyjaśnia Jacek Gruszka, koordynator projektu SWIM z ramienia Offshore Monitoring(odnośnik otworzy się w nowym oknie), spółki działającej na Cyprze. „Nasi partnerzy wnoszą do projektu najnowocześniejsze możliwości w zakresie infrastruktury danych i rozwoju oprogramowania na potrzeby rozwiązań środowiskowych działających w czasie rzeczywistym”. Spółka Rayner Software rozpoczęła prace nad aplikacją Orbiter w 2020 roku. Rozwiązanie wykorzystuje ogromną ilość danych zebranych w ramach programu Copernicus, aby przedstawić społeczeństwu nowy obraz naszej planety. „Zdobycie nagrody ESA Copernicus Masters w 2021 roku za to rozwiązanie było prawdziwym zaszczytem”, zauważa Tyler Rainer z Rayner Software. „To pozwoliło nam nawiązać współpracę z dynamicznym europejskim przemysłem kosmicznym, którą kontynuujemy w ramach projektu SWIM. Każdy członek konsorcjum wnosi swoje wyjątkowe pasje oraz cenne uwagi do realizacji naszego wspólnego celu, jakim jest zrozumienie najważniejszego zasobu naszej planety, którym jest woda”. Zespół wykorzysta również lokalną wiedzę i dostęp do terenu w Kolumbii w celu pilotażowego wdrożenia, a także wiedzę naukową i stosowaną opracowaną w Europie w zakresie hydrologii, obserwacji Ziemi i inżynierii systemów.
Praktyczne wnioski oparte na sztucznej inteligencji
Gotowa platforma oparta na technologii WAMO (Water Monitoring) opracowanej przez jednego z partnerów - spółkę e.Ray - obejmie trzy podstawowe moduły analityczne badające jakość wody, bilans wodny i ryzyko klęsk żywiołowych. Celem systemu będzie nieustanne dostarczanie dokładnych danych na temat różnych parametrów ekologicznych, takich jak jakość wody i zakwity glonów, a także prognozowanie przyszłych warunków i ocena zagrożeń związanych z wodami powierzchniowymi, takich jak powodzie i susze. „Informacje te będą dostarczane jako wnioski za pośrednictwem opartego na sztucznej inteligencji systemu wspomagania decyzji, który obejmie przyjazne dla użytkownika wizualizacje i funkcje ostrzegania”, dodaje Gruszka. „Celem jest zapewnienie samorządom lokalnym i interesariuszom lepszych danych na potrzeby gospodarowania wodami powierzchniowymi”. Zespół projektu, który jest zaplanowany do kwietnia 2026 roku, poczynił już istotne postępy w wielu obszarach. Badacze określili proces pozyskiwania danych z obserwacji Ziemi oraz in situ, tworząc techniczne podstawy monitorowania. Opracowali także szczegółowy plan rozpowszechniania i wykorzystywania informacji, który ma na celu zaangażowanie interesariuszy.
Mała niebieska kropka
Kolejne kroki obejmują wdrożenie wczesnych modeli sztucznej inteligencji, rozpoczęcie badań pilotażowych czujników WAMO w Europie i Ameryce Łacińskiej oraz gromadzenie opinii użytkowników w celu dalszego udoskonalania systemu. „Projekt już przyniósł wiele korzyści dzięki zróżnicowanym perspektywom i umiejętnościom dostępnym na różnych kontynentach”, mówi Gruszka. „Współpraca transgraniczna prowadzi zarówno do rozwoju technicznego, jak i ubogacenia kulturowego. Widzimy silne zaangażowanie i wzajemne uczenie się, szczególnie w zakresie dostosowywania danych z obserwacji Ziemi do różnych kontekstów geograficznych i zarządzania”. Jak zauważa Rainer: „Kiedy ludzie z różnych miejsc i posiadający różne doświadczenia współpracują jako zespół, pojawiają się nowe wnioski i zyskujemy dostęp do nowych zasobów”, zauważa. „To nowe spojrzenie na Ziemię jednoczy i przypomina nam o tej małej niebieskiej kropce, na której wszyscy żyjemy. Lubię wyobrażać sobie nasz projekt jako mini-Międzynarodową Stację Kosmiczną, na której są flagi wielu narodów, jednak wszyscy współpracują pod jednoczącym sztandarem ludzkości”. Ostateczną miarą sukcesu projektu będzie zapewnienie lepszego sposobu gospodarowania zasobami wodnymi poprzez lepsze dane, wczesne ostrzeganie przed zagrożeniami środowiskowymi, takimi jak zakwity glonów i powodzie, oraz przystępne celowo rozwiązania w zakresie monitorowania dla regionów dysponujących ograniczoną infrastrukturą. W ten sposób projekt SWIM wniesie cenny wkład w realizację szóstego celu zrównoważonego rozwoju ONZ, który koncentruje się na zapewnieniu wszystkim dostępu do wody i urządzeń sanitarnych.