Aerostate: качество воздуха как новая погода

Основатель Aerostate Дмитрий Соломенцев презентует проект на Startup Village 2016. Фото: Aerostate

Новый сервис Aerostate.org позволяет узнать качество воздуха за окном и добиться успеха в тренировках и бизнесе.

Кто владеет информацией — тот владеет миром, сказал однажды финансовый магнат Натан Ротшильд. В эпоху цифровых технологий в достоверности этого не приходится сомневаться. Сейчас каждый день появляются новые мобильные сервисы и приложения, предоставляющие пользователям всевозможную информацию. Хорошая осведомленность позволяет принимать взвешенные решения, которые являются фактором успеха.

Прогнозы погоды — тот же инструмент для принятия решений: он помогает строить планы и предупреждать обострения хронических недугов. Но, между тем, прогнозы погоды ничего не говорят об экологической обстановке.

Сервис Aerostate.org позволяет узнать качество воздуха в конкретной точке земного шара. Российская разработка представляет собой интерактивную карту вредных выбросов, источники которых — не только промышленные предприятия и транспорт, но также, например, леса и поля, выделяющие ночью углекислый газ.

Впервые авторы идеи встретились на кафедре «Моделирование физических процессов в окружающей среде» в МИФИ. Затем вместе работали в Центральной аэрологической обсерватории в Долгопрудном.

«После семи лет работы в области физики атмосферы у нас возникла идея делать прогнозы качества воздуха с высоким разрешением. Сегодня оно составляет 100 квадратных километров на пиксель в глобальном масштабе и менее 1 км2 — для нескольких городов мира, — рассказывает один из основателей Aerostate Дмитрий Соломенцев.

Для прогнозирования качества воздуха разработчики используют данные картографических сервисов OpenStreetMap и Nokia HERE, служб мониторинга выбросов промышленных предприятий, наземных метеостанций и космических спутников. Вся информация агрегируется на серверах, которые стартаперы арендуют в Германии. После этого на ее основе с помощью машинного обучения делается точный прогноз качества воздуха. На финальном этапе программа определяет, как взаимодействуют в условиях ландшафта потоки воздуха и загрязняющие вещества. Всего в Aerostate собирают данные по нескольким видам загрязнителей, среди них — угарный газ (CO), углекислый газ (CO2), оксиды азота (NOx), оксид серы (SO2), озон (O3), мелкодисперсная пыль (PM 2,5 и PM 10).

Карта загрязнения воздуха в Москве. Скриншот сайта Aerostate.org

За пестрой и динамичной картинкой на экране лэптопа стоят террабайты информации. 

Качество воздуха — локальное явление. В соседних дворах, к примеру, показатели могут быть примерно одинаковы. А в расположенных на расстоянии километра районах ситуация во многих случаях кардинально различается.

Среди прочего разработчики используют спутниковые снимки Terra, Aqua, Landsat, предназначенные для исследования суши, воды и атмосферы. «Мы также обрабатываем данные спутника GOES, которые находятся в открытом доступе», — поясняет Соломенцев.

Снимки позволяют классифицировать земную поверхность по типам эмиссии химических компонентов. «Если мы видим, что тут лес, то понимаем — ночью он испускает CO2, а днем его поглощает. Если лес горит, то в атмосферу выбрасываются угарный газ и мелкодисперсная пыль», — продолжает Дмитрий.

Данные по автомобильному трафику в Aerostate собирают уже год — их парсят с сервиса Nokia HERE. Ведение собственной базы позволяет повысить точность прогнозов. При этом она постоянно валидируется: сделанные прогнозы сверяются с наземными наблюдениями.

Еще одним источником информации является глобальная база данных по выбросам парниковых газов (CARMA), разработанная американским Центром глобального развития со штаб-квартирой в Вашингтоне. В рамках Киотского протокола ее поддерживают международные исследовательские и научные институты. В CARMA включены данные по выбросам свыше 60 тысяч заводов и 20 тысяч энергетических компаний. Это четверть мировой эмиссии CO2, подсчитали аналитики вашингтонского центра.

Агрегирование данных на своих серверах — очень кропотливая и во многом ручная работа. «В то же время это одно из наших главных преимуществ, поскольку мы начали собирать базу выбросов раньше конкурентов», — говорит менеджер проекта Евгений Ганьшин.

«Периодически наши модели ошибаются. Погрешность составляет не более 7-9%. Но мы постоянно совершенствуем технологию, в том числе сравнивая наши прогнозы с реальными данными наземных станций», — заверяет Ганьшин.

Как пользоваться сервисом Aerostate.org.

От идеи — к работающей технологии

В 2014 году проект участвовал в конкурсе Tolstoy Startup Camp, в котором дошел до финала. В итоге стартап подтвердил свою концепцию, а часть его разработчиков приняла непосредственное участие в создании технологии «Яндекс.Метеум».

После мероприятия стартаперы встретили своего первого инвестора, Михаила Кокорича. Его поддержка помогла доработать технологию для выпуска на рынок. Тем не менее пока она не запатентована и существует как ноу-хау.

«Мы считаем, что качество воздуха — это новая погода. Фактор принятия решений для бизнеса и потребителей», — раскрывает идею проекта Дмитрий Соломенцев.

На сегодняшний день прогнозы с точностью 95% показываются на сайте для восьми пилотных городов (Москва, Лондон, Барселона, Нью-Йорк, Сан-Франциско, Чикаго, Денвер, Лос-Анджелес). Глобальная модель создана для демонстрации паттернов загрязнения. Так, на карте Европы показатели выбросов NO2 зашкаливают во всех крупных индустриальных городах. Но при увеличении разрешения в двух произвольно выбранных точках на континенте индексы принимают средние значения и почти не различаются.

В числе перспективных рынков разработчики называют «умные города» (smart cities), мобильные приложения для фитнеса и здоровья, носимую электронику, сельское хозяйство и возобновляемую энергетику. «На данный момент мы хотим собрать как можно больше локальных кейсов в двух городах — Москве и Боулдере в штате Колорадо (США), где живет один из основателей проекта. Главное сейчас — обкатать технологию и получить от бизнеса позитивный фидбек», — делится планами Соломенцев. В Москве стартаперы ведут переговоры с агрохолдингом, производителями сенсоров качества воздуха и агрегаторами недвижимости. В планах — внедрить технологию в инфраструктуру велопроката и марофонов.

«Интерес к проекту есть. Недавно на нас вышли несколько российских компаний и правительство одного из субъектов РФ. Кроме того, наша заявка прошла предварительную экспертизу в Сколково», — рассказывают стартаперы.

В этом году команда проекта приняла участие в проводимой Сколково конференции Startup Villagу 2016, где собрала большое количество контактов инвесторов и партнеров.

Стенд Aerostate на конференции Startup Villagу 2016 в Сколково. Фото: Aerostate

Между тем пока идея строить бизнес с учетом прогнозов качества воздуха для многих участников рынка в новинку. В пользу технологии Aerostate говорят научные факты. Как показали исследования Агентства по окружающей среде США, повышение концентрации озона в штате Мэриленд привело к падению урожайности сои на 10%, озимой пшеницы — на 6-8%, кукурузы — на 5%. Именно озон наиболее опасен для агрокультур, считают американские ученые. Про влияние загрязненного воздуха на качество тренировочного процесса нечего и рассуждать.

К счастью, еще остались управленцы, которые читают научные журналы. По окончании встречи с разработчиками ведущий научный сотрудник ФГБНУ «ВНИИ агрохимии» предложил сделать долгосрочные прогнозы приземного озона на одном из подмосковных хозяйств. Если выводы Aerostate помогут предсказать урожайность на выделенном участке поля, главный агропромышленный институт страны даст положительную оценку технологии. Что означает зеленый свет в отрасли сельского хозяйства.

Кто конкуренты

Одно из главных преимуществ технологии Aerostate — легкая масштабируемость: ее развертывание в любой части света занимает не более одного дня. Во всем мире в сфере прогнозирования воздуха работает немало компаний. По словам московских стартаперов, все они используют только наземные станции наблюдения, экстраполируя данные на близлежащие районы. Такие прогнозы не отражают реальную картину локального загрязнения. Получается, если в городе живут одни бегуны, то либо бегает весь город, либо никто не бегает, заключает Ганьшин.

По мнению разработчиков, основных конкурентов всего два: французская компания Plumelabs и израильская Breezometer. Сравнить результаты выдачи двух сервисов решаем на примере Лос-Анджелеса.

Карта загрязнения Лос-Анджелеса на сайте Aerostate.org

В соседних окнах на мониторе открыты прогнозы качества воздуха на утро понедельника. На изображении Aerostate над центром города повисло ядовитое облако. Среди выбросов преобладают CO и NOx, источником которых является транспорт, что неудивительно: все-таки выбран утренний час пик.

Карта загрязнения Лос-Анджелеса на сайте Plumelabs

При увеличении разрешения показатели меняются от района к району — у конкурента увеличить масштаб нельзя. Да и картинка, мягко говоря, не радует.

Прогноз качества воздуха в Лос-Анджелесе на сайте Plumelabs

«Конкуренты обгоняют нас в области пиара и медиаприсутствия, но, что касается доведения научных решений до продакшена, мы впереди», — комментирует Соломенцев.

«Зато у них есть деньги на то, чтобы запустить в небо над Лондоном голубей с рюкзачками за спиной, в которых спрятаны датчики. Так Plumelabs измеряют загрязнение воздуха», — смеется Ганьшин.

По мнению Соломенцева, ключевыми преимуществами Aerostate являются инновационное решение и команда, которая его реализует. Совпадение этих двух факторов позволяет лидеру проекта с оптимизмом смотреть в будущее: «Я уверен, что мы сможем довести начатое до конца — найти инвесторов и завоевать рынки».

Прогноз воздуха в Москве — в один клик!

Автор: Александр Титов