पाण्याच्या वितरण व्यवस्थापनासाठी

डॉ. आनंद ज. कुलकर्णी
मंगळवार, 27 एप्रिल 2021

आर्टिफिशियल इंटेलिजन्स

आजच्या डिजिटल युगात ‘इंटरनेट ऑफ थिंग्ज’ व ‘मशिन लर्निंग’ अल्गोरिदमचा वापर करून पाणीपुरवठ्याशी संबंधीत माहितीचा अचूक अर्थ लावता येणे शक्य होत आहे. त्यातून येणाऱ्या निष्कर्षांवरून कोणत्या जागी पाण्याची गळती आहे हे तत्काळ शोधता येऊ शकेल, तसेच त्यानुसार संबंधित व्हॉल्व बंद करता येतील व पुढील दुरुस्ती करता येईल. अशीच प्रणाली रहिवासी सोसायट्यांमधे बसवता येईल व तेथील पाण्याचा गळतीमुळे होणारा अपव्यय थांबवता येईल. 

नैसर्गिक संसाधनांचा कमीतकमी पण प्रभावी वापर करणे ही काळाची गरज आहे. त्यासाठी जगातली जवळजवळ सर्व सरकारे प्रयत्नशील आहेत. या नैसर्गिक संसाधनांचा एक महत्त्वाचा भाग म्हणजे पाणी. निरोगी आरोग्य व आयुष्यासाठी योग्य प्रमाणात व शुद्ध पाण्याची नितांत गरज आहे. मात्र प्रदूषण व पिण्यायोग्य पाण्याची टंचाई हे गेल्या काही दशकांपासून मोठे जागतिक संकट बनले आहे. हवामानातील सततच्या बदलांमुळे पाणी दूषित होण्याचे प्रमाण वाढत आहे. यावरील दीर्घकालीन व टिकाऊ उपाय अजून तरी नजरेच्या टप्प्यात नाहीये. ‘युनिसेफ’ आणि जागतिक आरोग्य संघटनेच्या अहवालानुसार जगातल्या प्रत्येक तीनपैकी एका व्यक्तीला पिण्यायोग्य पाणी मिळत नाही. भविष्यात हा विषय ठराविक देशांपुरता किंवा खंडांपुरता मर्यादित राहणार नसून जगातील प्रत्येक देशाला याची मोठी झळ सोसावी लागण्याची शक्यता आहे. शेती, रस्ते आणि विमान वाहतूक व इतर विविध क्षेत्रांतील जटिल समस्या सोडवण्यासाठी जगभरातील शास्त्रज्ञ ज्याप्रमाणे कृत्रिम बुद्धिमत्तेचा वापर करीत आहेत, त्याचप्रमाणे पाण्याचे योग्य नियोजन करून पाण्याचा अपव्यय टाळणे, शुद्धीकरण प्रक्रिया नियंत्रित करणे, कमीतकमी वेळेत ग्राहकांना योग्य सेवा देणे, खर्च कमी करणे हे देखील कृत्रिम बुद्धिमत्तेच्या वापराने शक्य होणार आहे. पाण्याच्या व्यवस्थापनामध्ये सार्वजनिक वितरण व्यवस्था, पाणी शुद्धीकरणाची व्यवस्था, सांडपाण्याचे शुद्धीकरण व विल्हेवाट, पर्जन्यमानाचा अंदाज, धरणाच्या पाण्याचे नियोजन असे अनेक पैलू आहेत. प्रत्येक विषय जरी एकमेकांशी संबंधित आणि अवलंबून असला तरी त्या प्रत्येकाची व्याप्ती खूप मोठी असल्याने या प्रत्येक विषयावर स्वतंत्रपणे लिहिणे शक्य आहे. पण, आज आपण केवळ पाण्याच्या सार्वजनिक वितरण व्यवस्थेपुरता विचार करू.

‘इंडिया टुडे’मध्ये प्रसिद्ध झालेल्या एका अहवालानुसार भारतात नळाद्वारे येणाऱ्या ४० टक्के पाण्याचा अपव्यय फक्त पाईपमधील गळतीमुळे होतो. तसेच भारतातील साधारणपणे चार लोकांचे कुटुंब प्रत्येक वर्षी सरासरी ३५ हजार लिटर पाणी वाया घालवते. पाण्याचे जलाशयापासून शुद्धीकरण प्रकल्पापर्यंतचे वहन, तेथील प्रक्रिया, पुढे वापरकर्त्यांच्या घरापर्यंत, किंवा कारखान्यांपर्यत पोचवणे हा खर्च प्रचंड असतो. सतत पाहणी करून, नियमित देखभाल, दुरुस्ती असे उपाय योजून खर्च कमी करता येऊ शकतो. पण बिघाड होण्याच्या बऱ्याच आधीच सूचना मिळणे व दुरुस्ती करणे यातून होणार पाण्याचा व पैशाचा प्रचंड अपव्यय टाळता येऊ शकतो. जलाशयापासून ते वापराच्या जागी असणाऱ्या नळापर्यंतच्या पाण्याच्या प्रवासात विविध ठिकाणी सेन्सर बसवले जाऊ शकतात. हे सेन्सर, पाण्याचा विशिष्ट आवाज, प्रवाहाचे प्रमाण, तापमान, दाब, कंपने आदी मोजत असतात. आजच्या डिजिटल युगात 'इंटरनेट ऑफ थिंग्ज' (आयओटी) व 'मशिन लर्निंग' अल्गोरिदमचा वापर करून या माहितीचा अचूक अर्थ लावता येणे शक्य होत आहे. त्यातून येणाऱ्या निष्कर्षांवरून कोणत्या जागी पाण्याची गळती आहे हे तत्काळ शोधता येऊ शकेल, तसेच त्यानुसार संबंधित व्हॉल्व बंद करता येतील व पुढील दुरुस्ती करता येईल. अशीच प्रणाली रहिवासी सोसायट्यांमध्ये बसवता येईल व तेथील पाण्याचा गळतीमुळे होणारा अपव्यय थांबवता येईल. 

प्रमुख विकसनशील देशांत ‘स्काडा’ प्रणाली वापरण्यात येते. ज्यामध्ये पाण्याच्या वितरणासंबंधी सर्व माहिती गोळा केली जाते, पुढे त्याचे विश्लेषण करून त्यानुसार दुरुस्ती व कार्यवाही केली जाते. आशियायी विकास बँकेच्या अहवालानुसार आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्स व मशिन लर्निंग आधारित पाण्याची वितरण व्यवस्था आता काळाची गरज बनते आहे. अशा व्यवस्थेला ‘हायड्रॉलिक मॉडेलिंग-२’ असे नाव देण्यात आले आहे. या हायड्रॉलिक मॉडेलिंग-२मध्ये ‘स्काडा’ प्रणालीतून उपलब्ध होणारी विविध प्रकारची माहिती, वेगवेगळ्या ठिकाणच्या सेन्सर्सकडून गोळा केली जाणारी प्रत्येक सेकंदाची माहिती, गेल्या काही महिन्यांतील, वर्षांतील, शहरातील विविध भागांमधील पाण्याची कमी अधिक होणारी मागणी, ग्राहकांच्या तक्रारी, त्यावर केलेले उपाय आदींचा उपयोग करून मशिन लर्निंग अल्गोरिदम विविध वितरण समस्यांवरील नजीकच्या भविष्यात होणारे बिघाड, गळती व त्यावरील उपाय शोधतात. विशेष म्हणजे अशा प्रणालीचा वापर पाण्याची चोरी शोधण्यासाठीसुद्धा करता येऊ शकेल. अशा प्रणालींना ‘एक्स्पर्ट सिस्टिम्स्’ असेसुद्धा म्हणतात. त्याच अहवालानुसार आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्स आधारित पाण्याच्या स्मार्ट वितरण व्यवस्थेमुळे वर्षाकाठी पाण्याची साधारणपणे आठ टक्के बचत होऊ शकते. त्यानुसार पुढील प्रयत्न सुरू आहेत, जेणेकरून हे प्रमाण अजूनही वाढवता येऊ शकेल. 

इंग्लंडमधील पाण्याच्या वितरणसंबंधी सेवा देणाऱ्या एका कंपनीने पाण्याची गळती रोखण्यासाठी एक्स्पर्ट सिस्टिम विकसित केली आहे. ज्यामध्ये पाण्याचा दाब व प्रवाह मोजणारे सात हजारांहून अधिक सेन्सर विविध ठिकाणी बसवलेले आहेत. हे सेन्सर प्रत्येक १५ मिनिटाला आकडे देत असतात. एक्स्पर्ट सिस्टिममधील इंटेलिजन्ट सॉफ्टवेअर मानवाच्या मेंदूमधील न्यूरॉन्सच्या माहितीच्या विश्लेषणाच्या आधारावर बनवलेले आहे. त्याला ‘आर्टिफिशिअल न्यूरल नेटवर्क’ म्हणतात. असे नेटवर्क इंटेलिजन्ट सॉफ्टवेअर वितरण व्यवस्थेला अधिकाधिक शिकण्यास मदत करतात. त्यातूनच वितरण व्यवस्थेतील संभाव्य बिघाड शोधला जातो. या प्रणालीमुळे समस्या उद््भवण्याची 

शक्यता दिसल्यास आगाऊ प्रतिबंधित उपाय योजना केल्या जातात. त्याचा परिणाम म्हणजे कंपनीच्या ग्राहकांच्या तक्रारी कमी होत आहेत व ग्राहक नव्याने जोडले जात आहेत. सध्याची ग्राहकांची ७० लाखांहून अधिक संख्या एक्स्पर्ट सिस्टमचे यश दर्शवत आहे. हॉलंडमधील ‘वॉटरनेट’ कंपनी याच धर्तीवर मोठ्या शहरांतील विविध छोट्या पाणी वितरण व्यवस्थांना एकत्र जोडण्याचे काम करत आहे. 

शहरांसाठी तसेच कारखाने व उद्योगांसाठी पाण्याच्या वितरणासंदर्भातील सेवा देणाऱ्या अमेरिकेतील ‘ब्लूफिल्ड रिसर्च’ या कंपनीचे संचालक विल मेझ यांच्या म्हणण्यानुसार आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्समुळे या क्षेत्रात प्रचंड सकारात्मक उलथापालथ होण्याची शक्यता आहे. ‘ब्लूफिल्ड’च्या संशोधनानुसार आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्स आधारित प्रणालींमुळे कित्येक हजार किलोमीटरच्या पाण्याच्या पाईपलाइनची तपासणी केवळ काही तासांत शक्य होते. तपासणीसाठी बनवलेले इंटेलिजन्ट सॉफ्टवेअर ठराविक ठिकाणी एका दिवसापासून ते पुढील पाच वर्षांत होणाऱ्या बिघाडाचा अंदाज बंधू शकते, तसेच त्या बिघाडामुळे होणारे नुकसान व इतर परिणामांची माहितीसुद्धा सांगू शकते. कंपनीच्या अभ्यासावरून व प्रयोगांवरून बांधलेल्या अंदाजानुसार २०२७ पर्यंत जर आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्सचा वापर असाच वाढवत नेला, तर जगभरात पाण्याच्या गळतीमुळे व चोरीमुळे होणारे ४० अब्ज रुपयांचे प्रत्यक्ष व अप्रत्यक्ष नुकसान कमी करण्यात मोठी मदत होऊ शकते.

ऑस्ट्रेलियामधील शास्त्रज्ञ एनग्युएन आणि त्यांच्या टीमने ‘ऑटोफ्लो’ नावाचे इंटेलिजन्ट सॉफ्टवेअर बनवले आहे. मशिन लर्निंग आधारे काम करणारे हे सॉफ्टवेअर, वॉटर मीटरमधून सेन्सरचा वापर करून पाण्याच्या वापराचे वर्गीकरण करते. शॉवर, टॉयलेट, कुलर, डिश वॉशर, बागेसाठी वापरल्या जाणाऱ्या पाण्याचा त्यात समावेश होतो. पाण्याचा झालेला पुरवठा व वापर याचे कोष्टक ग्राहकाच्या मोबाईल व कॉम्‍प्‍युटरवर उपलब्ध करून दिले जाते. विशेष म्हणजे, साधारणपणे तितकेच लोक असलेल्या कुटुंबामधे किती पाण्याचा वापर होतो व ‘ऑटोफ्लो’ सॉफ्टवेअर वापरणाऱ्या घरात किती होतो आहे याची तुलनासुद्धा देते. त्यानुसार वापरकर्त्याला पाणी वापराचे टार्गेट सेट करण्यात मदत करते. त्यानुसार रोजच्या वापराप्रमाणे हे सॉफ्टवेअर सूचना देत जाते. यातून पाण्याची बचत व योग्य वापर होणे शक्य आहे. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, पाण्याच्या गळतीचासुद्धा अंदाज यावरून लावता येतो. शास्त्रज्ञांच्या दाव्यानुसार या सॉफ्टवेअरची अचूकता ९० टक्क्यांहून अधिक आहे. यामुळे पाण्याचा सुयोग्य पद्धतीने वापर करणे शक्य होत आहे. ‘ऑस्ट्रेलियन वॉटर असोसिएशन’च्या एका नियतकालिकात यासंबंधीची आकडेवारी देणारा लेखही उपलब्ध आहे.

पाण्याची वितरण व्यवस्था ही अगदी छोट्या शहरांसाठी देखील एक अत्यंत जटिल समस्या आहे. त्यातूनच गेल्या पन्नास वर्षांपासून जगातील जवळजवळ सर्वच देशांत शहरीकरण वाढते आहे व पाणीपुरवठ्यातील जटिलतासुद्धा वाढत आहे. शुद्ध पाणी घरोघरी पोचवणे ही जशी प्रशासनाची जबाबदारी आहे तशीच त्यामधे संशोधन करणे, बदल सुचवणे, अगदी प्रायोगिक पद्धतीत असे बदल यशस्वी करून दाखवणे ही विद्यापीठांचीसुद्धा जबाबदारी आहे. अगदी एका छोट्या खोलीमध्ये असे प्रयोग यशस्वी करून दाखवणे तसेच त्याचे एक मूर्त स्वरूप विद्यापीठांतील एखाद्या विभागात उपयोगात आणून दाखवणे सहज शक्य आहे. विविध विद्याशाखांचे कित्येक तज्ज्ञ प्राध्यापक, इंजिनिअर व प्रतिभावंत विद्यार्थी उपलब्ध असताना, तसेच भारतासारख्या देशात पाणी वितरणाची नितांत गरज असताना विद्यापीठांनी पुढाकार घेऊन हातभार लावणे मोलाचे ठरणार आहे.

संबंधित बातम्या