At kombinere menneskers kraft, computere er nøglen til vandskelløsninger

En forsker fra Oregon State University fører ansvaret for crowdsourcede løsninger til komplekse vandforvaltningsproblemer.

"De dage er forbi, hvor en central regeringsmyndighed løser ethvert vandproblem, beslutte, hvordan vand opbevares, behandlet, og distribueret, " sagde Meghna Babbar-Sebens fra OSU College of Engineering. "Vandproblemer påvirker alle. Vi er alle en del af denne planet, der vokser hurtigt og ændrer sig hurtigt. Oversvømmelse, tørke, forurenende stoffer i vores floder og drikkevand - det er problemer, der påvirker ethvert menneskes liv."

Babbar-Sebens, lektor i bygge- og anlægsteknik, arbejder på kunstig intelligens-teknologier, der "demokratiserer" vandforvaltning og samtidig udnytter den kombinerede kraft af mennesker og computere til at finde løsninger - ofte dem, der er baseret på naturlige processer, såsom grøn infrastruktur og bevaringspraksis.

"Vi er nødt til at indse, at vores vandinfrastruktur ældes, og vi har ikke kapaciteten til bare at blive ved med at bygge nye renseanlæg og diger og reservoirer, " sagde hun. "Fremtiden for vandinfrastruktur skal inkorporere løsninger, der er fleksible og modstandsdygtige over for det skiftende miljø. Heldigvis, da vi forestiller os de næste skridt for vores infrastruktur, vi har mulighed for at lære meget af naturen og efterligne de processer."

Vandskellandskaber plejede at inkludere naturligt eksisterende funktioner og økosystemer, såsom vådområder og kystbuffere, men mange af dem er blevet fjernet for at give plads til menneskelig aktivitet.

"Vi har mistet nyttige tjenester leveret af vandskel og forværret flere problemer, herunder oversvømmelser og kemisk afstrømning fra landskaber til vores vandforsyninger, " sagde hun. "Genintroduktion af disse økosystemer kan renaturalisere den hydrologiske cyklus, løse problemer med både vandmængde og vandkvalitet i vandskel med blandet arealanvendelse."

Dermed ikke sagt, at det bliver nemt, bemærker hun. Det er en kompleks proces, der involverer flere interessenter og begrænsninger. Men inkorporering af menneskelige imperativer og præferencer i designprocessen resulterer i løsninger, der er mere tilbøjelige til at være acceptable for alle involverede.

Til det formål, Babbar-Sebens og samarbejdspartnere ved OSU og Indiana University-Purdue University, Indianapolis, er kommet med en webbaseret, deltagende planlægningsværktøj kaldet WRESTORE, som står for Watershed Restoration using Spatio-Temporal Optimization of Resources.

WRESTORE beskæftiger avancerede, human-in-the-loop optimeringsmetoder kendt som IGA'er – Interactive Genetic Algorithms – der modtager menneskelig feedback. Feedbacken er baseret på folks viden samt deres subjektive og ikke-kvantificerede præferencer under algoritmens søgeproces, og IGA bruger menneskelig feedback til at identificere strategiske typer og placeringer af naturbaserede forvaltningsløsninger.

For eksempel, en landmand, der er bekymret for erosion på hans eller hendes jord, kan se på flere forvaltningspraksis og steder, hvor praksisserne kan blive brugt. For landbrugets vandskel, WRESTORE er i stand til at modellere syv forskellige bevaringsmetoder:vådområder, filterstrimler, vandveje med græs, beskæring af strimler, dækafgrøder, sædeskifte, og jordbearbejdning uden jordbearbejdning.

"Den samme tilgang kan udvides til bymiljøer, hvor naturlige træk som regnhaver, bioswales, grønne tage, osv. giver lignende fordele, når de integreres i vores byggede miljø, " sagde Babbar-Sebens. "Da mange af disse funktioner ville skulle implementeres på private ejendomme, borgerne skal involveres i at finde løsninger og samarbejde med kommunens embedsmænd og ingeniører.

"Informationsteknologi og kunstig intelligens har denne rigtig fine mulighed for at komme ind og hjælpe med at finde ud af, hvordan man bedst bruger folkemængder til at finde unikke løsninger til at løse meget komplicerede vandforvaltningsproblemer, " tilføjede hun. "Maskiner lærer af mennesker, mennesker lærer af maskiner, og vi kan løse problemer sammen."