En forskare från Oregon State University leder ansvaret för crowdsourcede lösningar på komplexa vattenhanteringsproblem.

"Dagarna är borta då någon central myndighet löste alla vattenproblem, bestämma hur vatten lagras, behandlad, och distribuerade, ", sade Meghna Babbar-Sebens från OSU College of Engineering. "Vattenfrågor påverkar alla. Vi är alla en del av denna planet som växer snabbt och förändras snabbt. Översvämning, torka, föroreningar i våra floder och dricksvatten – det är frågor som påverkar varje människas liv."

Babbar-Sebens, docent i bygg- och anläggningsteknik, arbetar med artificiell intelligensteknik som "demokratiserar" vattenhantering samtidigt som man utnyttjar den kombinerade kraften hos människor och datorer för att hitta lösningar – ofta sådana som är baserade på naturliga processer, som grön infrastruktur och bevarandemetoder.

"Vi måste inse att vår vatteninfrastruktur åldras, och vi har inte kapacitet att bara fortsätta bygga nya reningsverk och vallar och reservoarer, " sa hon. "Framtiden för vatteninfrastruktur måste införliva lösningar som är flexibla och motståndskraftiga mot den föränderliga miljön. Lyckligtvis, när vi föreställer oss nästa steg för vår infrastruktur, vi har möjlighet att lära oss mycket av naturen och härma dessa processer."

Vattendelare landskap som brukade inkludera naturligt existerande egenskaper och ekosystem, som våtmarker och strandbuffertar, men många av dem har tagits bort för att skapa utrymme för mänsklig aktivitet.

"Vi har förlorat användbara tjänster från vattendelar och förvärrat flera problem, inklusive översvämningar och kemisk avrinning från landskap till våra vattenförsörjningar, "Sade hon. "Att återinföra dessa ekosystem kan åternaturalisera den hydrologiska cykeln, att lösa problem med både vattenmängd och vattenkvalitet i vattendelar med blandad markanvändning."

Därmed inte sagt att det kommer att bli lätt, konstaterar hon. Det är en komplex process som involverar flera intressenter och begränsningar. Men införlivandet av mänskliga imperativ och preferenser i designprocessen resulterar i lösningar som är mer benägna att vara acceptabla för alla inblandade.

För detta ändamål, Babbar-Sebens och medarbetare vid OSU och Indiana University-Purdue University, Indianapolis, har kommit fram till en webbaserad, deltagande planeringsverktyg som kallas WRESTORE, som står för Watershed Restoration using Spatio-Temporal Optimization of Resources.

WRESTORE har avancerade, human-in-the-loop-optimeringsmetoder, kända som IGAs – Interactive Genetic Algorithms – som tar emot mänsklig feedback. Feedbacken baseras på människors kunskap såväl som deras subjektiva och okvantifierade preferenser under algoritmens sökprocess, och IGA använder mänsklig feedback för att identifiera strategiska typer och platser för naturbaserade förvaltningslösningar.

Till exempel, en bonde som är orolig för erosion på hans eller hennes mark kan titta på flera förvaltningsmetoder och platser där metoderna kan användas. För jordbruksvattendelar, WRESTORE kan modellera sju olika bevarandemetoder:våtmarker, filterremsor, gräsbevuxna vattenvägar, remsa beskärning, täckgrödor, växtföljd, och ingen jordbearbetning.

"Samma tillvägagångssätt kan utvidgas till stadsmiljöer där naturliga egenskaper som regnträdgårdar, bioswales, gröna tak, etc. ger liknande fördelar när de integreras i vår byggda miljö, ", sa Babbar-Sebens. "Eftersom många av dessa funktioner skulle behöva implementeras på privata fastigheter, medborgarna måste engagera sig i att hitta lösningar och samarbeta med stadens tjänstemän och ingenjörer.

"Informationsteknologi och artificiell intelligens har denna riktigt snygga möjlighet att komma in och hjälpa till att hitta hur man bäst använder folkmassor för att hitta unika lösningar för att lösa mycket komplicerade vattenhanteringsproblem, ", tillade hon. "Maskiner lär sig av människor, människor lär sig av maskiner, och vi kan lösa problem tillsammans."