AI w wodociągach. Eksperci o szansach rozwoju i oszczędnościach

Pierwsza część wywiadu z ekspertami PIT Łukasiewicz dotyczyła m.in. potrzeb przedsiębiorstw sektora wodno-kanalizacyjnego w zakresie cyberbezpieczeństwa. Zachęcamy do zapoznania się z materiałem, który pokazuje wiele ważnych aspektów działania polskich wodociągów i oczyszczalni ścieków.

„AI” to słowo, które w ostatnim czasie nieustannnie nas otacza. Widzimy jednak, że możemy realnie zyskać na odpowiednim (oraz odpowiedzialnym) zaimplementowaniu sztucznej inteligencji w sektorze wodno-kanalizacyjnym - np. do wykrywania anomalii, co już ma miejsce w niektórych polskich miastach. Może również pomóc w usprawnieniu pewnych procesów, np. komunikacji z klientami czy analizy monitoringu wizyjnego.

Kolejnym ważnym aspektem są urządzenia Internetu rzeczy (IoT). Jeśli dbamy o ich bezpieczeństwo, mogą znacząco pomóc w wykrywaniu awarii.

Eksperci o AI w wodociągach

Maciej Niemir – doktor nauk o zarządzaniu i jakości, absolwent informatyki Politechniki Poznańskiej. Od 2000 r. pracuje w Instytucie Logistyki i Magazynowania (obecnie Łukasiewicz – Poznański Instytut Technologiczny), gdzie jest liderem sekcji rozwoju sztucznej inteligencji. Specjalizuje się w zarządzaniu projektami IT, analityce i architekturze aplikacji oraz przetwarzaniu języka naturalnego.

Włodzimierz Nowak - 45-letnie doświadczenie. Współtwórca wielu projektów z obszaru obronności, zabezpieczenia i planowania produkcji, usług publicznych i zarządzania pracami B+R.  Szerokie spektrum zainteresowań związanych z IT, począwszy od zagadnień sieciowych, bezpieczeństwa, projektowania i tworzenia aplikacji desktopowych, chmurowych, mobilnych, systemów opartych na czujnikach i komputerach jednoukładowych, po algorytmy sztucznej inteligencji, przetwarzanie języka naturalnego (NLP), rozpoznawanie obrazów (CV), analizy predykcyjne, mechanizmy Big Data.

Oskar Klimczuk, CyberDefence24: Jak można wykorzystać AI w przedsiębiorstwie wodno-kanalizacyjnym?

Dr inż. Marcin Niemir, PIT Łukasiewicz: Wiele urządzeń w tej chwili, nie tylko z górnej półki, już ma AI wewnątrz. Nie chodzi tylko o „zwykły program antywirusowy”, tylko np. o sandboxy, gdzie AI bada oprogramowanie i potrafi je zablokować.

AI można wykorzystać również do komunikacji z klientami. Co jednak ważniejsze, sztuczna inteligencja może pomóc w sterowaniu urządzeniami czy tworzeniu predykcji pozwalających na ograniczenie eksploatacji urządzeń czy zmniejszenie zużycia prądu.

Można również wykorzystać AI do oszczędzania koagulantu (substancji wykorzystywanej w procesie oczyszczania wody – przyp. red.). Taka technologia była zastosowana bodajże w Singapurze, gdzie udało się zrezygnować ze stosowania 25% tej substancji.

Jeżeli chodzi o urządzenia – mamy np. czujniki, które reagują na drgania. Jeśli pompa zacznie mocniej drgać, system predykcyjny może przewidzieć awarię w przyszłości lub konieczność serwisowania.

O.K: Gdzie jeszcze można wykorzystać AI w sposób, który może poprawić pracę przedsiębiorstw wodno-kanalizacyjnych?

M.N: Bardzo ciekawym zastosowaniem jest wykrywanie wycieków wody. Myślimy, że gdy jest wyciek wody w rurociągach gdzieś pod miastem, to zawsze będzie kałuża, ktoś przyjedzie to naprawić. W wielu przypadkach jest tak, że przecieka np. uszczelka od hydrantu znajdująca się pod ziemią. Serwis takich urządzeń jest raz na kilka lat, przez co taki hydrant może sobie „kapać”. Taki wyciek to może być kilka czy nawet kilkanaście litrów dziennie.

Średnia utrata wody to 30% ubytków między przedsiębiorstwem wodno-kanalizacyjnym a klientami. Ta wartość może sięgać nawet 60 – 70% - wtedy większość wody idzie w piach (dosłownie i w przenośni).

AI może bardzo pomóc w wykrywaniu takich wycieków. Veolia zainstalowała urządzenia w Tarnowskich Górach, które mierzą np. anomalie w zakresie ciśnienia czy poboru wody. W Anglii udało się ograniczyć od 25% do 30% ubytków wody poprzez urządzenia nasłuchujące szumu z rur.

Takie systemy nasłuchują, zbierają wszystkie informacje i potrafią wyekstrahować odpowiedni szum, dzięki któremu jesteśmy w stanie wskazać miejsce wycieku pod ziemią oraz jego wielkość. Dla rur plastikowych, które nie szumią tak jak klasyczne, AI to tak naprawdę jedyne rozwiązanie.

Można również badać wilgoć za pomocą zdjęć radarowych – oczywiście poza miastami. Kiedyś to się robiło w ten sposób, że w danym miejscu po prostu nagle była bujna zieleń. Natomiast wycieki mogą trwać latami, a w przypadku tego typu rozwiązań dość szybko jesteśmy w stanie wykryć. Z tego co pamiętam, Izrael dość mocno inwestuje w te technologię.

Internet rzeczy (IOT) i podsumowanie

O.K: Czy możemy również jakoś badać te parametry jako zwykli odbiorcy usług?

M.N: Część z nas posiada inteligentne liczniki wody. Niektóre z nich są w stanie mierzyć m.in. ciśnienie i zgłaszać odchylenia. Połączenie IoT (Internetu rzeczy – przyp. red.) z AI daje możliwość zdalnego wyłączenia wody lub dowiedzenia się, że coś jest nie tak z przyłączami do budynków.

Włodzimierz Woźniak, PIT Łukasiewicz: Analiza predykcyjna to na pewno przyszłość. Nie możemy pominąć faktu przetwarzania języka naturalnego, czyli komunikacji z klientem. Chatboty również mogą ją wspomóc.

AI może też wspomóc kadrę w podejmowaniu decyzji, zarówno operacyjnych i strategicznych. Sztuczna inteligencja może być również wykorzystana przy tworzeniu cenników wody, co jest ostatnio niezwykle trudne przez dynamikę wydarzeń. Nasze prawo chyba nadal wymaga takich trzyletnich propozycji zmian w cen wody.

O.K: Czy chcieliby Panowie podsumować naszą rozmowę?

W.W: Uczmy się i pomimo szczupłości środków, pomimo trudności, nie zostawiajmy tej sprawy cyberbezpieczeństwa samej sobie, ponieważ sprawy pozostawione samym sobie zawsze się mają tylko i wyłącznie ku gorszemu. Chociaż troszeczkę próbujmy to w jakiś sposób nadzorować, próbujmy to w jakiś sposób poprawiać. To nie zawsze muszą być kosztowne inwestycje. Czasami, tak jak Maciek mówił (w poprzedniej części wywiadu – przyp. red.), wystarczy być może faktycznie odłączyć fizycznie kabel sieciowy.

M.N.: Branża dostała bardzo wyraźne ostrzeżenie w tym roku. Samo włamanie i pokazanie, że „możemy się włamać” i to kilka razy w ciągu właściwie bardzo krótkiego okresu czasu to naprawdę bardzo mocne ostrzeżenie. Chciałbym, żeby nikt tego nie zignorował. Drugie ostrzeżenie tego typu może być znacznie gorsze.

W.W: Nie lekceważmy bezpieczeństwa fizycznego. Niedawno w Sopocie miało miejsce włamanie do studni głębinowej (skutkujące uszkodzeniem infrastruktury wodociągowej – przyp. red.). To są działanie, które służą „drugiej stronie”, a nas powinny uczyć, że to człowiek bywa najsłabszym ogniwem.

Tutaj również jest miejsce dla AI – analiza monitoringu wizyjnego. Tutaj jednak pragnę dodać, aby nie stosować metod polegających na tym, że firma zakłada nam monitoring, a my nie mamy żadnych danych dostępowych do niego. Pamiętajmy o tych naprawdę prostych rzeczach, które nie wymagają dużej wiedzy z cyberbezpieczeństwa.

Dziękuję za rozmowę.