Water verdelen in Zuid-Afrika met algoritmen uit Eindhoven /2 reacties

Water verdelen in Zuid-Afrika met algoritmen uit Eindhoven
  • door: Paula van de Riet
    over: milieu, software, voedsel
    op: 11 april 2011
  • Nederlandse bedrijven werken aan een waterbeheersingssysteem in Zuid-Afrika, de TU/e berekent de algoritmen.

  • Teveel water gebruikt? Dan knijpt de software je watertoevoer af.

Hoe zorg je ervoor dat het schaarse drinkwater in Zuid-Afrika eerlijk wordt verdeeld? Medewerkers van de TU Eindhoven rekenen aan algoritmen voor een softwaresysteem dat bijhoudt of een huishouden al aan de tax zit van veertig liter per persoon per dag.

Sinds de invoering in 1998 van de nieuwe waterwet heeft elke Zuid-Afrikaan recht op een basisvoorziening voor schoon water, ofwel ‘free basic water’. Dat is zeker geen overbodige luxe, want veel mensen moeten nog steeds een kraan delen met de hele straat, of zelfs kilometers lopen naar een rivier om water te halen. Een consortium van bedrijven uit Nederland werkt aan een waterbeheersingssysteem dat in een aantal pilotprojecten de eerste stappen moet zetten naar een goede en praktische verdeling van het schaarse schone water in Zuid-Afrika. LaQuSo – het Laboratory for Quality Software aan de TU/e - rekent aan algoritmen die de basis moeten vormen voor de distributie van het water.

Zuid-Afrika wil haar grote ambities op het gebied van water goed aanpakken. Tevens wil men een werkbaar systeem dat stand houdt in de toekomst. Maar van voornemen naar uitvoering zit soms een groot gat. “LaQuSo legt deze dagen de laatste hand aan software die de basis moet worden van een robuust systeem voor gecontroleerde waterdistributie,” vertelt projectleider ir. Martijn Klabbers. “Dat doen wij op verzoek van het consortium WEG-wise. Dat staat voor wijs omgaan met Water, Elektriciteit en Gas.” Dit kennisbedrijf op het gebied van water en energie werkt samen met partijen in Nederland, Zuid-Afrika en Italië.

Acceptatie

LaQuSo en projectleider van WEG-wise dr. Aart-Jan Hoeven moeten een grote hoeveelheid variabelen in overweging nemen die wordt verwerkt in algoritmen in het softwaresysteem. De software moet dus overal rekening mee kunnen houden, ook met menselijke omstandigheden en neigingen.

“Zo moeten we bijvoorbeeld zorgen dat de mensen genoeg water krijgen. Tegelijk moeten we stimuleren dat de gebruikers zelf verspilling aanpakken. Niet gemakkelijk als je bedenkt dat mensen weten dat het gratis water een verworvenheid is,” stelt Hoeven, directeur van TechToBizz. “We praten op de TU/e ook met de mensen van Human Technology Interaction over acceptatie van technische innovaties. Je kunt beter niets doen dan een systeem leveren dat de mensen niet zien zitten. Er wordt ook gesproken over ‘community counselling’ waarbij eerst uitvoerig met gemeenschappen wordt gepraat voordat een systeem wordt ingevoerd.”

WEG-wise vreest dat mensen het systeem saboteren en het water gewoon gaan aftappen, als de introductie niet goed wordt aangepakt, zo ongeveer als ook bij oliepijpleidingen gebeurt in afgelegen gebieden. De rekenaars weten nog niet uit hoe dit het beste kan worden tegen gegaan. “Ideaal zou zijn om de mensen zelf verantwoordelijk te maken, maar helaas voelt lang niet iedereen zich persoonlijk betrokken,” aldus Hoeven. Meer verantwoordelijkheid voor degenen die anders het water moeten halen, is een gedachte.

‘Leaky Bucket’

De mensen zullen dagelijks worden herinnerd aan de schaarste van gratis water met hulp van het ‘leaky bucket’ algoritme dat doorgaans wordt gebruikt voor het beheersen van het internetverkeer. Als een gebruiker op een dag te veel water gebruikt (meer dan 40 liter per persoon) dan knijpt de software zijn watertoevoer de volgende dag een beetje af. Maar als de gebruiker gewenst gedrag vertoont – namelijk door zich te houden aan het maximum van 40 liter per persoon – dan blijft het maximum ook beschikbaar. De hoeveelheid water wordt berekend per huishouden, men gaat uit van vijf mensen per huishouden. De waterleiding moet echter in noodsituaties, zoals brand, helemaal beschikbaar zijn.

LaQuSo en WEG-wise houden rekening met alle denkbare omstandigheden in hun calculaties. Zoals de grootte van een huishouden die in sommige gemeenschappen sterk kan variëren door bijvoorbeeld bezoek van familie of hulp aan illegalen. Ook van belang: de grootte en staat van onderhoud van een huis, die in Zuid-Afrika kunnen variëren van een villa tot een huisje van één kamer. In het verlengde is het aantal kranen in een huis. Men houdt rekening met het inkomen van een huishouden, met het aantal apparaten, enzovoorts.

Dan zijn er de activiteiten van een huishouden per dag, zoals bad/douche, wc, (af)wassen, voedselvoorbereiding en drinken. Sommige huishoudens zijn in een bepaald deel van de dag of zelfs van het jaar afwezig. Er moet rekening worden gehouden met het seizoen en met weersinvloeden waardoor bijvoorbeeld extra water voor de tuin nodig is. En – misschien wel de belangrijkste factor – de beschikbaarheid van het water, dat ook invloed heeft op waterdruk en watertoevoer.

Eerlijk

Klabbers: “Het gaat om het eerlijk verdelen van water over huishoudens. Aan de ene kant vinden de mensen dat ze recht hebben op 40 liter per persoon omdat dit tenslotte in de wet staat. Aan de andere kant is er soms gewoon niet genoeg water beschikbaar. Ons algoritme heeft te maken met een grillige buitenwereld waar het systeem heel stabiel en dus onafhankelijk van de politiek op moet reageren. Het zou verschrikkelijk zijn als er rellen uitbreken omdat mensen gefrustreerd raken door het systeem.”

Hoeven: “In Nederland putten wij uit een grote hoeveelheid kennis van infrastructuur en waterhuishouding. Nederland heeft tradities, zoals die van de dijkgraven, die honderden jaren teruggaan. Ook onze infrastructuur heeft een lange geschiedenis. In Zuid-Afrika zijn er enorme gebieden waar geen stromend water is. Daar kunnen aan een kant de meest moderne kleinschalige methoden gebruikt worden om met water om te gaan. Aan de andere kant kan men leren van Nederland als het gaat om organisatie.“

Conclusies trekken

Klabbers ziet de samenwerking met WEG-wise als een mooi voorbeeld van hoe relevante en uiteenlopende kennis aan de universiteit snel voor het bedrijfsleven aangewend kan worden. “Er zijn ook contacten met andere faculteiten zoals Elektrotechniek voor de apparatuur, en Bouwkunde over stedelijke planning. Dit is op veel gebieden een theoretische uitdaging waarmee we nog wel even verder kunnen,” stelt hij. “Een zwarte kant van dit onderzoek is dat we in feite experimenteren met de levensbehoeften van mensen.”

Over de samenwerking is ook Hoeven te spreken. “De kennis komt in verbluffend tempo voorbij. Ik geniet van het enthousiasme van de wetenschappers en studenten waarmee ik in aanraking kom. Over een jaar hebben we veel geleerd van onze pilots en kunnen we een project voor een grote gemeenschap op gaan zetten. Dat gebeurt mogelijk als eerste in Pietermaritzburg. Dan kunnen we kijken hoe de mensen reageren en onze eerste conclusies daarover trekken. Dat is opnieuw interessant voor de universiteit.”

Reageren via Facebook

Reacties

Over Paula van de Riet

Paula van de Riet is een tweetalige journalist en tekstschrijver. Zij schrijft momenteel voor diverse uitgaven van TU Eindhoven, levert aan verschillende reclamebureaus en maakt speeches voor de gemeente Eindhoven. Ook weet men haar te vinden voor vertalingen naar het Engels. Email: plm.vanderiet@chello.nl