Nie ma odwrotu, za wodę będziemy płacić coraz więcej, a i tak mogą ją odciąć

W jakiej kondycji są w Polsce sieci wodno-kanalizacyjne? - To zależy jakie. Czy duże, czy średnie, czy małe. To jest jak w całym świecie, że duzi radzą sobie dużo lepiej - tłumaczy mgr inż. Włodzimierz Woźniak z Sieci Badawczej Łukasiewicz – Poznańskiego Instytutu Technologicznego. Przyznaje, że na ogół w dużym mieście stan sieci wod-kan będzie lepszy, niż w małej wsi.

- Lepiej będzie chociażby na przykład z ubytkami wody. Duzi mają lepsze metody odnalezienia swoich ubytków.

- Większe wodociągi potrafią zejść już do poziomu powiedzmy 10 proc., czasem nawet poniżej. Natomiast to wymaga inwestycji i systematycznych kontroli - zaznacza.

- Nie jesteśmy w stanie zrobić absolutnie szczelnego wodociągu. Przecież to są setki kilometrów. I trzeba pamiętać, że ciągle ruchy geologiczne powodują, że wodociąg cały czas pracuje i się rozszczelnia. Tu jest bardzo wiele do zrobienia, a zagadnienie jest złożone i wielowątkowe.

Włodzimierz Woźniak zaznacza, że to jest jedna z ważniejszych rzeczy do zrobienia, ale jego kolega dr inż. Maciej Niemir z Sieci Badawczej Łukasiewicz dodaje, że ogromna praca jest do wykonania także w zakresie informatycznym.

Panowie tłumaczą rolę sztucznej inteligencji w wodociągach i kanalizacji. - Jesteśmy w stanie zobaczyć zmiany w danym obszarze związane z wyciekami wody. Jesteśmy w stanie wiele rzeczy przewidzieć na podstawie zgromadzonych danych.

- Sztuczna inteligencja zobaczy więcej i lepiej. Jeśli pokażę pani zdjęcie satelitarne danego obszaru, to pani nie zobaczy tego, co jest w stanie zobaczyć na tym obszarze sztuczna inteligencja wyuczona w kierunku znalezienia takich zmian w terenie, które wskazują na większą wilgotność gleby – mówi Włodzimierz Woźniak.

Maciej Niemir uzupełnia: - Innym źródłem danych są czujniki. Odczyty z pięciu sensorów można jeszcze przeanalizować ręcznie i bazować na doświadczeniu i intuicji specjalistów, lecz przy setkach czy tysiącach urządzeń, raportujących w różnych odstępach czasu, do dokładnej analizy zdecydowanie skuteczniej wykorzystać sieć neuronową. Po zasileniu jej pełnym strumieniem danych dobrze wyuczony model potrafi wskazać dokładne miejsce nieprawidłowości, prognozować zmiany i podpowiedzieć, które elementy infrastruktury wymagają serwisu, na długo przed tym, zanim wystąpi awaria.

Włodzimierz Woźniak: - Kolejny obszar zastosowania sztucznej inteligencji to konserwacja predykcyjna: jesteśmy w stanie z jakimś prawdopodobieństwem i robimy to tak, żeby to prawdopodobieństwo było jak największe, przewidzieć, w którym miejscu i kiedy wystąpi awaria. Analizując różne czynniki, okres międzyawaryjny, resursy, obciążenia możemy wskazać najlepszy moment na wykonanie przeglądu czy naprawy. I nie mówimy tylko o samej sieci wodociągowej, ale o wodociągach ogólnie, zatem też o wykorzystywanych urządzeniach, bo to są pompy, zbiorniki, napowietrzacze itd., itd.

- Także jesteśmy w stanie predykcyjnie wspomóc takie przedsiębiorstwo wodno-kanalizacyjne również w tym, żeby nie czekać na awarię lub też nie wykonywać terminowych przeglądów, bo każde z tych rozwiązań jest kosztowne, natomiast iść w kierunku dokonywania sprawdzenia lub też naprawy czegoś, co przewidujemy, że się zepsuje pojutrze. Tym samym dajemy sobie dużo większą elastyczność działania.

Koszty wody i odprowadzenia ścieków interesują użytkowników, kiedy płacą rachunki. Czy te będą rosły?

- Będą rosły, oczywiście – nie pozostawia złudzeń Włodzimierz Woźniak. - Po pierwsze dlatego, że woda jest coraz trudniej dostępnym zasobem. To jest kolejny obszar zastosowań dla sztucznej inteligencji, która może wspomóc odnajdywać miejsca, gdzie możemy pozyskiwać wodę albo jak nią gospodarować, żeby te zasoby nam nie ubywały w zastraszającym tempie.

Ale dzięki sztucznej inteligencji jesteśmy w stanie przynajmniej ten wzrost wygładzić, czy też go zmniejszyć w czasie, efektywniej i sprawniej gospodarując zasobami.

– Automatyzacja to taki rodzaj inwestycji, który przy odpowiedniej skali i właściwym wdrożeniu zazwyczaj się zwraca, czasem nawet z nawiązką – dodaje Maciej Niemir.

Nawet usprawnienie pojedynczego procesu może przełożyć się na realne oszczędności, obniżając łączny koszt produkcji i dostarczania wody. Pojawiają się także dodatkowe korzyści, których z początku możemy nawet nie zakładać.

Dobrym przykładem są zdalne wodomierze, które zastępują tradycyjne liczniki. Zwrot z takiej inwestycji liczy się wprawdzie w latach, ale późniejsze oszczędności są milionowe i okazuje się, że dotykają nie tylko kwestii kosztów pomiarów, ale także mniejszej liczby reklamacji, szybszego wykrywania wycieków, niższego zużycia energii, czy redukcji emisji CO2, tłumaczą nasi rozmówcy.

- Z jednej strony, inwestując w nowoczesne technologie poprzez projektowanie nowych lub modernizację istniejących rozwiązań, możemy znacząco obniżyć koszty w dłuższej perspektywie czasowej. Z drugiej strony, naturalne starzenie się infrastruktury, jak nietrudno przewidzieć, nieuchronnie prowadzi do wzrostu wydatków. – mówi Maciej Niemir.

Jego kolega dodaje, że na pewno jesteśmy w stanie obniżyć koszty działania przedsiębiorstwa generalnie.

- Procesy można zoptymalizować, zmniejszyć konieczność napraw, optymalizując zużycie energii – wylicza Włodzimierz Woźniak. - Na przykład badając, kiedy potrzeby na wodę są większe, a kiedy mniejsze. Można to przewidywać i odpowiednio wcześniej na przykład uruchomić dodatkową pompę albo ją wyłączyć.

Mówienie dzisiaj o bezpieczeństwie bez udziału rozwiązań cyfrowych jest niepoważne – przyznaje W. Woźniak. Jedna z konferencji targów WOD-KAN w Bydgoszczy była poświęcona właśnie temu, że ktoś z drugiego końca świata może nam zakręcić wodę w kranie.

- My musimy temu komuś nie dać dostępu do kurka. W Polsce tym roku potwierdzono udane włamania w kilku wodociągach (Kuźnicy, Wydminach, Małtydach, Tolkmicku czy Sierakowie). Prób natomiast, jak podaje Ministerstwo Cyfryzacji, było znacznie więcej. Taki zdalny włamywacz może nie tylko pozbawić nas wody, ale także doprowadzić do katastrofy ekologicznej. Wyłączenie urządzeń oczyszczających ścieki lub manipulacja parametrami ich działania spowoduje natychmiastowe zatrucie rzeki w trudnej do przewidzenia skali.

Czy polskie zakłady są na to gotowe? - Generalnie nie są. I znowu, duże przedsiębiorstwa są dużo lepiej przygotowane niż małe i średnie, ale to wynika z kosztów, bo to jest jeszcze jeden element w działalności, kolejny obszar wymagający inwestycji – wyjaśnia Włodzimierz Woźniak.

Obaj panowie podkreślają, że bezpieczeństwo w tym zakresie jest kwestią środków, ale i świadomości, której czasami w przedsiębiorstwach brakuje.

Dodają, że polskie przedsiębiorstwa wod-kan automatycznie, zgodnie z projektem ustawy o Krajowym Systemie Cyberbezpieczeństwa, zostały zaliczone do podmiotów kluczowych infrastruktury krytycznej. Automatycznie nakłada się w ten sposób obowiązek utrzymywania podwyższonego poziomu bezpieczeństwa na przedsiębiorstwa wodno-kanalizacyjne.

- Czyli obowiązek dbania o wysoki poziom bezpieczeństwa spada na zarządy. Duże wodociągi dysponują większymi środkami niż mniejsze. I tu należałoby faktycznie liczyć na wsparcie, bo żaden średni czy mały wodociąg nie ma dostatecznych środków na to, żeby zabezpieczyć się przed każdym atakiem cybernetycznym. Trzeba wymyślić i zaproponować jedno takie rozwiązanie dla małych czy średnich przedsiębiorstw i takie rozwiązanie (odpowiednio elastyczne i skalowalne) dystrybuować – uważa Włodzimierz Woźniak.

- Tymczasem trwają już eksperymenty nad autonomicznymi wieloetapowymi cyberatakami sterowanymi przez AI – zaznacza Maciej Niemir. - Myślę tutaj o badaniach Carnegie Mellon i Atrophic opublikowanych w tym roku. Zaproponowane rozwiązanie było w stanie w warunkach laboratoryjnych samodzielnie zidentyfikować podatne usługi, uruchomić odpowiednie eksploity, przemieszczać się wewnątrz sieci, eskalować uprawnienia i finalnie wyprowadzić dane – z powodzeniem w 9 z 10 przygotowanych środowisk testowych. Wyjście z laboratorium tego typu rozwiązań to kwestia czasu.

Badacze dodają, że jesteśmy wysoce niechronieni. W. Woźniak: - Cyberwojna trwa cały czas, od wielu lat. W przypadku jej intensyfikacji, to praktycznie rzecz biorąc, jeśli chodzi o wodociągi, to nie mamy szans, na dzień dzisiejszy, uchronić się przed włamaniami i przejmowaniem kontroli nad sterowaniem urządzeniami czy procesami.

Jeśli nie cyberatak, to wykończy nas susza związana ze znacznym spadkiem zasobów wody.

W małych wiejskich gminach latem jest problem z ciśnieniem wody w kranie. Czasem leci po kropelce.

Badacze z Łukasiewicza wskazują na kolejne zastosowanie do sztucznej inteligencji - wspomaganie zarządzania retencją, czyli magazynowaniem wody. Nie tylko oczywiście w sztucznych zbiornikach (plastikowych czy betonowych) ale także z wykorzystaniem rozwiązań naturalnych. Wyjaśniają, że w mieście czasami nie ma innego rozwiązania, ale można wykorzystywać też zbiorniki naturalne.

- Warunki meteorologiczne zmieniają się w kierunku gwałtownych wystąpień opadów (deszcze nawalne) czy burz. Trzeba tą wodę wyłapać, zmagazynować i dobrze nią gospodarować. Jeśli tego nie zrobimy spłynie i z niej nie skorzystamy – mówi Włodzimierz Woźniak.

- Dzięki sztucznej inteligencji jesteśmy w stanie z dużym prawdopodobieństwem przewidzieć, gdzie będzie padać, jakie będą konsekwencje tego opadu, gdzie możemy tę wodę złapać, jak nią gospodarować, żeby uzyskać najlepsze efekty.