विज्ञानवाटा : पाणी वितरणात अत्याधुनिक तंत्रज्ञान

- डॉ. आनंद कुलकर्णी

शुद्ध, पिण्यायोग्य पाण्याची उपलब्धता दिवसेंदिवस जटिल समस्या होत आहे. अशा काळात पाण्याच्या काटेकोर नियोजनासाठी ‘एआय’सह अत्याधुनिक तंत्रज्ञानाचा वापर गरजेचा आहे.

तेल, कोळसा, वीज, लाकूड इत्यादी नैसर्गिक संसाधनांचा कमीतकमी पण प्रभावी वापर करणे काळाची गरज आहे. त्यासाठी जगभरातील सरकारे प्रयत्नशील आहेत. पाणी सुद्धा तितकेच महत्त्वाचे संसाधन आहे. निरोगी आयुष्यासाठी योग्य प्रमाणात व शुद्ध पाण्याची नितांत गरज आहे. काही दशकांपासून वाढती लोकसंख्या व हवामानातील बदलांमुळे पिण्यायोग्य पाण्याची टंचाई मोठे जागतिक संकट बनत आहे.

‘युनिसेफ’ आणि जागतिक आरोग्य संघटनेच्या (डब्ल्यूएचओ) अहवालानुसार, जगातील प्रत्येक तीनपैकी एका व्यक्तीस पिण्यायोग्य पाणी मिळत नाही. एका नियतकालिकाच्या अहवालानुसार, भारतात नळाद्वारे येणाऱ्या ४० टक्के पाण्याचा अपव्यय केवळ वाहिनीतील गळतीमुळे होतो.

देशातील साधारणपणे चार लोकांचे कुटुंब वर्षाला सरासरी ३५ हजार लिटर पाणी वाया घालवते. पाण्याचे नैसर्गिक जलाशयापासून शुद्धीकरण प्रकल्पापर्यंतचे वहन, तेथील प्रक्रिया, पुढे घरापर्यंत किंवा कारखान्यांपर्यंत पोचवणे हा खर्च प्रचंड असतो.

भारतातील तसेच जगाच्या माहिती तंत्रज्ञान (आयटी) क्षेत्रात अग्रगण्य बंगळुरू शहराची पाणीटंचाईने अवस्था दयनीय झाली आहे. गरीब-श्रीमंत अशा प्रत्येकाला ओंजळभर पाण्यासाठी भटकावे लागत आहे. पुणे, मुंबई, नोएडा, हैदराबाद इत्यादी शहरांची वाटचाल त्याच दिशेने चालू आहे. नजीकच्या काळात प्रत्येक देशाला, शहराला पाणीप्रश्‍न सतावू शकतो.

ज्या ‘आयटी’मुळे बंगळूरसारख्या शहरांमध्ये प्रचंड गर्दीमुळे पाणीबाणी निर्माण झाली, त्या क्षेत्राचाच भाग असलेल्या आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्सवर आधारित प्रभावी उपायही योजले जाऊ शकतात. यासंदर्भातील, दोन पैलू इथे चर्चिले आहेत. पाणी वापराचे नियोजन व जागरूकता वाढवणे आणि वितरणातील अपव्यय कमी करणे.

ऑस्ट्रेलियामधील शास्त्रज्ञ एनग्युएन आणि त्यांच्या पथकाने ‘ऑटोफ्लो’ नावाचे `इंटेलिजन्ट सॉफ्टवेअर’ बनवले आहे. मशिन लर्निंग आधारे काम करणारे हे सॉफ्टवेअर, वॉटर मीटरमधून सेन्सर्सचा वापर करून पाण्याच्या वापराचे वर्गीकरण करते. शॉवर, टॉयलेट, कुलर, डिश वॉशर, बागेसाठी पाणी आदींचा त्यात समावेश होतो.

पाण्याचा पुरवठा व वापर याचे कोष्टक ग्राहकाच्या मोबाईल व संगणकावर दिले जाते. विशेष म्हणजे, साधारणपणे तितकेच लोक असलेल्या कुटुंबामध्ये किती पाण्याचा वापर होतो; ऑटोफ्लो सॉफ्टवेअर वापरणाऱ्या घरात किती होतो, याची तुलना सुद्धा देते. त्यानुसार ग्राहकाला पाणीवापराचे उद्दिष्ट ठरवण्यास मदत होते. रोजच्या वापराप्रमाणे हे सॉफ्टवेअर सूचना देते. यातून पाण्याची बचत व योग्य वापर शक्य होतो.

महत्वाचे म्हणजे, पाण्याच्या गळतीचाही अंदाज यावरून लावता येतो. शास्त्रज्ञांच्या दाव्यानुसार या सॉफ्टवेअरची अचूकता ९० टक्क्यांहून अधिक आहे. यामुळे पाण्याचा सुयोग्य पद्धतीने वापर शक्य होतो. ऑस्ट्रेलियन वॉटर असोसिएशनच्या नियतकालिकेत यासंबंधीची आकडेवारी देणारा लेखही उपलब्ध आहे.

पाणी वितरणाच्या जाळ्यामध्ये सतत पाहणी, नियमित देखभाल, दुरुस्ती इत्यादी करून सर्वसाधारण खर्च कमी करता येऊ शकतो. पण बिघाड होण्याच्या बऱ्याच आधी सूचना मिळणे व दुरुस्ती करणे यातून पाणी, पैशाचा अपव्यय टाळता येतो. जलाशयापासून ते नळापर्यंत विविध ठिकाणी सेन्सर्स बसवले जाऊ शकतात.

हे सेन्सर्स, पाण्याचा विशिष्ट आवाज, प्रवाहाचे प्रमाण, तापमान, दाब, कंपने इत्यादी मोजतात. आजच्या डिजिटल युगात इंटरनेट ऑफ थिंग्स (आयओटी) व मशिन लर्निंग अल्गोरिदम्सचा वापर करून या माहितीचा अचूक अर्थ लावणे शक्य होते. त्यातून येणाऱ्या निष्कर्षांवरून कोणत्या जागी पाण्याची गळती आहे, हे तात्काळ शोधता येईल. त्यानुसार संबंधित व्हॉल्व बंद करता येतील, दुरुस्ती करता येईल. अशीच प्रणाली रहिवासी सोसायट्यांमध्ये बसवता येईल. तेथील पाणीगळती रोखता येईल.

गळतीसह देखभालीची माहिती

प्रमुख विकसनशील देशांत ‘स्काडा’ प्रणाली वापरतात. ज्यामध्ये पाण्याच्या वितरणासंबंधी माहिती गोळा केली जाते, त्याचे विश्लेषण करून त्यानुसार दुरुस्ती व कार्यवाही केली जाते. आशियाई विकास बँकेच्या अहवालानुसार, आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्स व मशिन लर्निंग आधारित पाण्याची वितरण व्यवस्था काळाची गरज आहे.

अशा व्यवस्थेला ‘हायड्रॉलिक मॉडेलिंग-२’ असे नाव दिले आहे. यात विविध प्रकारची ‘स्काडा’ प्रणालीतून व सेन्सर्सकडून मिळणारी प्रत्येक सेकंदाची माहिती, गेल्या काही महिन्यांतील, वर्षांतील, शहराच्या विविध विभागांमधील पाण्याची कमी अधिक होणारी मागणी, ग्राहकांच्या तक्रारी, त्यावरचे उपाय इत्यादींचा उपयोग मशिन लर्निंग अल्गोरिदम्स विविध वितरण समस्यांवरील नजीकच्या भविष्यात होणारे बिघाड, गळती व त्यावरील उपाय शोधण्यासाठी करतात. अशा प्रणालीचा वापर पाण्याची चोरी शोधण्यासाठीही होऊ शकेल.

अशा प्रणालींना ‘एक्स्पर्ट सिस्टिम्स’ही म्हणतात. त्याच अहवालानुसार आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्स आधारित पाण्याच्या स्मार्ट वितरण व्यवस्थेमुळे वर्षाकाठी साधारणपणे आठ टक्के पाणीबचत होऊ शकते. ब्रिटनमधील पाणीवितरण सेवादार कंपनीने पाण्याची गळती रोखण्यासाठी ‘एक्स्पर्ट सिस्टिम’ विकसित केली आहे. ज्यामध्ये सात हजारांहून अधिक पाण्याचा दाब व प्रवाह मोजणारे सेन्सर्स असतात.

प्रत्येक १५ मिनिटाला हे सेन्सर्स आकडे देतात. एक्स्पर्ट सिस्टिममधील इंटेलिजन्ट सॉफ्टवेअर मानवाच्या मेंदूमधील न्यूरॉन्सच्या माहितीच्या विश्लेषणाच्या आधारावर बनवलेले आहे. असे इंटेलिजन्ट सॉफ्टवेअर वितरणव्यवस्थेला अधिकाधिक शिकण्यास मदत करतात. त्यातूनच वितरणातील संभाव्य बिघाड शोधला जातो. या प्रणालीमुळे आगाऊ प्रतिबंधित उपाययोजना केल्या जातात.

परिणामी कंपनीच्या ग्राहकांच्या तक्रारी घटत आहेत. ग्राहकांची ७० लाखांहून अधिक संख्या एक्स्पर्ट सिस्टिमचे यश दर्शवते. ‘ब्लूफिल्ड’च्या संशोधनानुसार आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्स आधारित प्रणालींमुळे कित्येक हजार किलोमीटरच्या जलवाहिन्यांची तपासणी काही तासांत शक्य होते.

तपासणीसाठीचे इंटेलिजन्ट सॉफ्टवेअर ठराविक ठिकाणी एका दिवसापासून ते पुढील पाच वर्षांतल्या बिघाडाचा अंदाज बंधू शकते, तसेच त्यामुळे होणारे नुकसान व परिणामांची माहितीही देऊ शकते. कंपनीच्या अभ्यासानुसार, २०२७ पर्यंत जर आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्सचा वापर असाच वाढवत नेला, तर जगभरात पाण्याच्या गळतीमुळे व चोरीमुळे होणारे चाळीस अब्ज रुपयांचे प्रत्यक्ष-अप्रत्यक्ष नुकसान टाळणे शक्य होऊ शकते.

पाण्याचे योग्य नियोजन, त्याबाबतची जागरूकता व वितरण व्यवस्था ही छोट्या शहरांसाठीही अत्यंत जटिल समस्या आहे. गेल्या ५० वर्षांपासून जवळजवळ सर्वच देशांत शहरीकरण वाढते आहे. शुद्ध पाणी घरोघरी पोचवणे जशी प्रशासनाची जबाबदारी आहे तशीच त्यामध्ये संशोधन करणे, बदल सुचवणे, प्रायोगिक पद्धतीत असे बदल यशस्वी करून दाखवणे ही विद्यापीठांचीही सुद्धा जबाबदारी आहे.

महत्त्वाचे म्हणजे विविध विद्याशाखांचे कित्येक तज्ज्ञ प्राध्यापक, अभियंते व प्रतिभावंत विद्यार्थी उपलब्ध आहेत. अशा विद्यापीठांनी व संबंधितांनी पुढाकार घेऊन हातभार लावणे मोलाचे ठरेल. अगदी छोट्या खोलीमध्ये असे प्रयोग यशस्वी करून दाखवणे तसेच त्याचे मूर्त स्वरूप विद्यापीठांतील एखाद्या विभागात उपयोगात आणून दाखवणे सहज शक्य आहे.

(लेखक पुण्यातील एमआयटी वर्ल्डपिस युनिव्हर्सिटीमध्ये इन्स्टिट्यूट ऑफ आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्सचे संचालक आहेत.)