Spalio 24 d. minima Tarptautinė klimato kaitos diena ir Pasaulinė informacinių technologijų plėtros diena. Šios dvi temos glaudžiai susijusios: informacinės technologijos padeda stebėti klimato kaitos procesus, prognozuoti jų padarinius ir ieškoti veiksmingų sprendimų, tačiau pati technologijų plėtra taip pat daro poveikį aplinkai. Kaip pasitelkti technologijas kovojant su klimato kaita ir kartu mažinti jų paliekamą ekologinį pėdsaką? Apie tai pasakoja VILNIUS TECH Tvarumo centro mokslininkė doc. dr. Rūta Mikučionienė.
Skaitmeniniai dvyniai ir palydoviniai duomenys – pagalba sprendžiant klimato kaitos problemas
Šiandien informacinės technologijos yra vienos svarbiausių priemonių kovojant su klimato kaita, nes leidžia stebėti aplinkos pokyčius, prognozuoti rizikas, mažinti energijos sąnaudas ir optimizuoti išteklių naudojimą. Viena perspektyviausių informacinių technologijų, padedančių spręsti klimato kaitos problemas, yra skaitmeniniai dvyniai (angl. digital twins), kurie vis dažniau naudojami kartu su monitoringo sistemomis, daiktų internetu (IoT) ir palydoviniais duomenimis. Šių technologijų derinys leidžia ne tik stebėti aplinkos būklę, bet ir prognozuoti galimus pokyčius bei įvertinti skirtingų sprendimų poveikį dar prieš juos įgyvendinant.
Skaitmeninis dvynys yra realaus objekto, sistemos ar teritorijos virtuali kopija, nuolat atnaujinama remiantis realaus laiko duomenimis. Pavyzdžiui, miesto skaitmeninis dvynys gali būti nuolat papildomas informacija iš oro kokybės jutiklių, meteorologinių stočių, energijos vartojimo apskaitos sistemų ir palydovų. Tokiu būdu sukuriamas dinamiškas modelis, leidžiantis suprasti, kaip miestas reaguoja į klimato kaitos procesus ir kokios priemonės būtų veiksmingiausios siekiant sumažinti jų poveikį.
Svarbų vaidmenį atlieka ir monitoringo sistemos, kurios renka duomenis apie oro temperatūrą, drėgmę, vandens lygį, oro taršą, energijos suvartojimą ar transporto srautus. Šie duomenys leidžia anksti nustatyti problemines teritorijas, stebėti ekstremalių reiškinių dažnėjimą ir vertinti klimato kaitos mažinimo priemonių efektyvumą. Pavyzdžiui, miestų monitoringo sistemos gali identifikuoti vadinamąsias karščio salas ir padėti suplanuoti želdynų plėtrą ten, kur ji duotų didžiausią naudą.
Ne mažiau reikšmingi yra palydoviniai duomenys, kurie suteikia galimybę stebėti dideles teritorijas ir ilgalaikius pokyčius. Palydovai leidžia vertinti miškų nykimą, žemės dangos pokyčius, potvynių riziką, sausras, ledynų tirpimą, miestų plėtrą bei šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijas. Integravus šiuos duomenis į skaitmeninius dvynius galima kurti itin tikslius klimato scenarijus ir priimti mokslu grįstus sprendimus.
Skaitmeniniai dvyniai leidžia ne tik stebėti esamą situaciją, bet ir modeliuoti ateities scenarijus dar prieš priimant sprendimus. Pavyzdžiui, miestų skaitmeniniai dvyniai gali parodyti, kaip nauji želdynai paveiktų oro temperatūrą karštomis vasaros dienomis, kuriose vietose didžiausia potvynių rizika po intensyvių liūčių ar kaip keistųsi transporto sektoriaus išmetamo CO₂ kiekis įgyvendinus tam tikrus eismo organizavimo sprendimus.
Jų vaidmuo svarbus ir klimato kaitos poveikio valdyme. Naudojant skaitmeninius dvynius galima modeliuoti ekstremalių oro reiškinių pasekmes, planuoti apsaugą nuo potvynių, vertinti sausrų poveikį ar numatyti miesto karščio salų formavimąsi. Taip savivaldybės ir infrastruktūros valdytojai gali priimti duomenimis pagrįstus sprendimus ir efektyviau prisitaikyti prie klimato kaitos.
Miškų apsauga ir vandenynų stebėsena
Viena sėkmingiausių iniciatyvų turinčių didžiausią poveikį kovojant su klimato kaita yra Global Forest Watch, kuri naudoja palydovinius duomenis, dirbtinį intelektą ir debesų kompiuteriją miškų kirtimams aptikti beveik realiuoju laiku. Sistema automatiškai analizuoja palydovines nuotraukas ir siunčia perspėjimus apie galimus neteisėtus kirtimus Amazonijoje, Indonezijoje ir kituose regionuose. Tai leido gerokai sutrumpinti laiką tarp miško sunaikinimo ir institucijų reakcijos. Taip pat Copernicus programa naudoja palydovinius duomenis miškų gaisrams stebėti beveik realiuoju laiku. Sistema leidžia prognozuoti gaisrų plitimą, vertinti jų sukeltas emisijas ir perspėti atsakingas tarnybas. Tai ypač svarbu Pietų Europoje, kur dėl klimato kaitos gaisrų sezonai tampa ilgesni ir intensyvesni.
Vienas pažangiausių šiuolaikinių projektų pavyzdžių pasaulyje yra Europos skaitmeninis vandenyno dvynys, kuriame realaus laiko duomenys iš palydovų, jūrinių jutiklių ir klimato modelių naudojami siekiant prognozuoti jūros lygio kilimą, audrų poveikį ir jūrų ekosistemų pokyčius. Ši technologija leidžia mokslininkams ir sprendimų priėmėjams iš anksto įvertinti klimato kaitos pasekmes bei pasirinkti efektyviausias prisitaikymo priemones, taip mažinant rizikas pakrančių bendruomenėms ir infrastruktūrai.
Iš esmės skaitmeniniai dvyniai padeda atsakyti į vieną svarbiausių klimato kaitos valdymo klausimų: kas nutiks, jeigu imsimės vieno ar kito veiksmo? Galimybė saugiai išbandyti įvairius scenarijus virtualioje aplinkoje leidžia sumažinti klaidingų sprendimų riziką, optimizuoti investicijas ir greičiau įgyvendinti priemones, kurios prisideda prie klimato neutralumo tikslų. Todėl ši technologija vis dažniau tampa neatsiejama išmaniųjų miestų, tvarios energetikos, transporto ir pastatų valdymo sistemų dalimi.
Nematoma IT plėtros kaina
Nors skaitmeniniai dvyniai, palydoviniai duomenys, dirbtinis intelektas ir monitoringo sistemos tampa svarbiais klimato kaitos valdymo įrankiais, jų plėtra kelia ir naujų aplinkosauginių iššūkių. Paradoksalu, tačiau tos pačios technologijos, kurios padeda mažinti klimato kaitos poveikį, pačios gali didinti spaudimą gamtiniams ištekliams.
Didžiausia problema šiandien siejama su sparčiai augančiais duomenų centrais, kurie kaupia, apdoroja ir analizuoja milžiniškus kiekius duomenų, reikalingų skaitmeniniams dvyniams, dirbtiniam intelektui ir klimato modeliams. Šių centrų veiklai reikia didelių elektros energijos kiekių, o serverių aušinimui dažnai naudojami dideli vandens kiekiai. Jei elektros energija gaunama iš iškastinio kuro, didėja šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos, o intensyvus vandens naudojimas gali daryti spaudimą vietiniams vandens ištekliams. Už šį poveikį daugiausia atsakingi duomenų centrų operatoriai, debesų kompiuterijos paslaugų teikėjai ir skaitmeninės infrastruktūros plėtotojai.
Kita svarbi problema susijusi su elektroninės įrangos gamyba. Palydovų, jutiklių, serverių, kompiuterių ir ryšio įrangos gamybai reikalingi litis, kobaltas, varis bei kiti reti metalai. Jų gavyba dažnai siejama su kraštovaizdžio pažeidimais, biologinės įvairovės nykimu ir vandens tarša. Todėl už šį poveikį pirmiausia atsakingi kasybos, elektronikos gamybos ir technologijų tiekimo grandinių sektoriai. Taip pat didėjantis įrangos kiekis prisideda ir prie vis didėjančio elektroninių atliekų kiekio.
Kalbant konkrečiai apie skaitmeninius dvynius, jų vertė tiesiogiai priklauso nuo nuolat atnaujinamų duomenų. Kuo detalesnis modelis, tuo daugiau jutiklių, palydovinių stebėjimų ir skaičiavimo pajėgumų reikia. Pavyzdžiui, nesudėtingas miesto dalies skaitmeninis dvynys su 5000 IoT jutiklių ir 10 aptarnaujančių serverių per metus sunaudoja apie 150 MWh elektros, tiek kiek apie 50 namų ūkių per metus. Skaitmeniniai dvyniai reikalauja nuolatinio duomenų srauto ir sudėtingų skaičiavimų, todėl kartu auga ir energijos poreikis, duomenų saugojimo apimtys bei infrastruktūros apkrova.
Dar viena grėsmė yra vadinamasis skaitmeninis atoveiksmio efektas (angl. digital rebound effect). Efektyvesnės technologijos dažnai sumažina tam tikrų procesų sąnaudas, tačiau kartu skatina dar platesnį technologijų naudojimą. Pavyzdžiui, mažėjant duomenų saugojimo ir apdorojimo kainai, organizacijos kaupia vis daugiau duomenų, kuria vis sudėtingesnius modelius ir taip vėl didina energijos poreikį.
Todėl ekspertai vis dažniau pabrėžia, kad ateityje svarbu ne tik plėtoti skaitmenines technologijas klimato kaitai valdyti, bet ir užtikrinti jų tvarumą. Tai reiškia energiją taupančius duomenų centrus, atsinaujinančios energijos naudojimą, ilgesnį įrangos gyvavimo ciklą, efektyvų elektroninių atliekų perdirbimą ir atsakingą žaliavų naudojimą. Tik tokiu atveju skaitmeniniai dvyniai, palydovinės stebėsenos sistemos ir kitos pažangios IT technologijos galės tapti ne tik klimato kaitos sprendimo, bet ir tvarios ateities dalimi.
Žalioji energija – svarbus žingsnis, bet ne vienintelis sprendimas
Vienu geriausių pavyzdžių galima laikyti modernius duomenų centrus, kurie maitinami vėjo, saulės ar hidroenergija. Tokiu atveju pagrindinis poveikis klimatui lieka ne eksploatacijos, o infrastruktūros gamybos etape, tai yra serverių, kabelių, jutiklių ir kitų komponentų gamyboje.
Vis dėlto dauguma mokslininkų sutinka, kad technologijų plėtra beveik visada turi vadinamąją „kitą medalio pusę“. Net jei energija yra žalia, išlieka poreikis naudoti metalus, retuosius žemės elementus, gaminti įrangą ir tvarkyti atliekas. Pavyzdžiui, skaitmeninis vandenyno dvynys gali padėti apsaugoti milijonus žmonių nuo potvynių, tačiau jo veikimui reikalingi palydovai, superkompiuteriai ir jūrų stebėsenos infrastruktūra, kurių sukūrimui taip pat sunaudojami ištekliai.
Tvaresnė skaitmeninė ateitis – ne tik institucijų, bet ir kiekvieno žmogaus atsakomybė
Nors didelė dalis sprendimų priimama valstybių, Europos Sąjungos ir technologijų kūrėjų lygmeniu, svarbų vaidmenį vaidina ir kiekvienas žmogus. Klimato kaitos bei skaitmenizacijos srityse vis dažniau pabrėžiama, kad technologijų tvarumas priklauso ne tik nuo techninių sprendimų, bet ir nuo visuomenės sąmoningumo, švietimo bei atsakingų vartojimo įpročių.
Pirmiausia, labai svarbus yra sąmoningumas. Daugelis žmonių vis dar nemato ryšio tarp kasdienių skaitmeninių veiklų ir energijos vartojimo. Kiekviena internete saugoma nuotrauka, vaizdo transliacija ar dirbtinio intelekto užklausa naudoja duomenų centrų išteklius. Nors vieno žmogaus poveikis yra nedidelis, milijonų vartotojų mastu jis tampa reikšmingas. Todėl atsakingas skaitmeninių paslaugų naudojimas, nereikalingų duomenų nekaupimas ar ilgesnis elektronikos naudojimas taip pat prisideda prie poveikio mažinimo.
Ne mažiau svarbus yra švietimas. Kuo daugiau žmonių supras, kaip veikia skaitmeniniai dvyniai, dirbtinis intelektas, monitoringo sistemos ar palydoviniai duomenys, tuo lengviau bus priimti ir taikyti šias technologijas visuomenės naudai. Švietimas padeda ugdyti ne tik technologinį raštingumą, bet ir gebėjimą kritiškai vertinti technologijų naudą bei jų poveikį aplinkai. Būtent todėl klimato kaitos ir skaitmenizacijos temos vis dažniau integruojamos į mokyklų, universitetų bei neformaliojo ugdymo programas.
Žmogus taip pat gali prisidėti dalyvaudamas piliečių mokslo (angl. citizen science) iniciatyvose. Gyventojai gali rinkti aplinkos duomenis, stebėti biologinę įvairovę, fiksuoti karščio salas miestuose ar naudotis programėlėmis, kurios padeda sekti oro kokybės rodiklius. Tokie duomenys neretai tampa vertingu šaltiniu mokslininkams ir savivaldybėms kuriant skaitmeninius dvynius bei planuojant klimato kaitos valdymo priemones.
Tačiau nereikėtų visos atsakomybės perkelti individui. Didžiausią poveikį daro sprendimai, priimami valstybių, Europos Sąjungos, savivaldybių ir verslo organizacijų lygmeniu. Būtent šios institucijos nustato reikalavimus duomenų centrų efektyvumui, investuoja į atsinaujinančią energetiką, kuria elektronikos perdirbimo sistemas, finansuoja mokslinius tyrimus ir diegia skaitmeninius sprendimus miestams bei infrastruktūrai.
Todėl veiksmingiausias kelias yra bendras: valstybės ir organizacijos turi kurti tvarią skaitmeninę infrastruktūrą, o visuomenė turi būti pakankamai informuota ir įsitraukusi, kad galėtų ją atsakingai naudoti.
Kaip ir klimato kaitos srityje apskritai, technologijų tvarumas nėra vien technologinis ar politinis klausimas. Tai ir švietimo bei kultūros klausimas. Kuo aukštesnis visuomenės sąmoningumas ir supratimas, tuo didesnė tikimybė, kad informacinės technologijos taps ne problema, o svarbia klimato kaitos sprendimo dalimi.
Teksto autorė – Aplinkos inžinerijos fakulteto Pastatų energetikos katedros ir Tvarumo centro mokslininkė doc. dr. Rūta Mikučionienė