PlanetWatch: monitorare la qualità dell’aria con la blockchain

La blockchain ha spesso elevati costi ambientali: e se venisse usata per contribuire a monitorare l'inquinamento globale? Il caso PlanetWatch: cos'è, come funziona, che ruolo ha Algorand e cosa prevedono i sistemi di ricompensa via token [...]
Josephine Condemi

Giornalista

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Cos’è PlanetWatch?

PlanetWatch SaS è una startup nata a gennaio 2020 che si occupa di monitoraggio ambientale, a partire dalla qualità dell’aria. Fin dal nome, ha come obiettivo “sorvegliare” i livelli di inquinamento del pianeta attraverso la creazione di una rete di monitoraggio globale dalla governance decentralizzata.

Il progetto è partito da un’idea dell’attuale CEO, Claudio Parrinello, già ricercatore e manager al CERN di Ginevra: PlanetWatch è la prima spin-off del CERN nel mondo blockchain. È quindi dentro l’incubatore d’impresa Innogex, ma sostenuta anche da Algorand Europe Accelerator, l’acceleratore d’impresa per progetti sulla blockchain Algorand, e dal governo francese. Al momento, la società conta più di 20 persone tra dipendenti e collaboratori esterni.

PlanetWatch mette insieme dispositivi IoT, gestione dei big data, AI per l’analisi dei dati e blockchain: i dati generati da quattro tipi di sensori ambientali, indoor e outdoor, vengono scritti, convalidati e tracciati sulla blockchain Algorand, componendo il primo registro pubblico e distribuito sulla qualità dell’aria. Dati che vengono quindi analizzati da una suite software che utilizza algoritmi di Intelligenza Artificiale e infine condivisi, nel rispetto del GDPR, su interfacce web e mobile come dashboard personalizzate, mappe interattive, registri delle transazioni, app che costruiscono una Sentiment Analysis in tempo reale sulla base delle rilevazioni degli utenti in movimento.

Da PlanetWatch - The White Paper
Fonte: PlanetWatch – The White Paper

Il progetto si rivolge prevalentemente ai cittadini, ma anche ad aziende, associazioni, Comuni, invitando a diventare “PlanetWatcher” attraverso un form, e quindi contribuire al monitoraggio con l’acquisto e l’installazione dei sensori o la condivisione del “Sentiment” via app: azioni che vengono ricompensate in token, da usare per usufruire di prodotti o servizi. Testato a Taranto e Milano, ad oggi PlanetWatch conta una rete di circa 330 sensori in Europa con 40 milioni di transazioni registrate. Il 2021 sarà l’anno della scalabilità, in Italia e in Europa: in programma il listing del token su una piattaforma di exchange e l’iscrizione al progetto tramite social network.

Come funziona PlanetWatch

PlanetWatch vuole superare i limiti delle attuali reti di monitoraggio della qualità dell’aria attraverso l’adozione distribuita di sensori, l’inserimento dei dati generati in una blockchain che li convalidi e crei un registro distribuito del monitoraggio, l’analisi e la condivisione degli stessi dati in tempo reale, il coinvolgimento della community attraverso sistemi di incentivo e ricompensa basati sui token.

Fonte: PlanetWatch - The White Paper
Fonte: PlanetWatch – The White Paper

I sensori del progetto sono di quattro tipi: dispositivi outdoor premium, dispositivi outdoor consumer, dispositivi indoor, dispositivi indossabili.

Il dispositivo outdoor premium (tipo 1) si chiama Airqino e monitora ogni secondo, con media mobile ogni 120 secondi, i parametri di CO2, NO2, O3, PM 2.5 e PM10 presenti nell’aria. È un dispositivo plug&play con una scheda SIM integrata che ne garantisce la connettività.

Il dispositivo outdoor consumer (tipo 2) si chiama Arianna ed è un vaso da fiori smart da collocare in un punto esposto al sole e con rete Wi-fi. Include sensori per il PM 2.5 ed è alimentato da un pannello fotovoltaico.

Il dispositivo indoor (tipo 3) si chiama Awair Omni e soddisfa lo standard RESET per il monitoraggio della qualità dell’aria negli spazi interni: monitora continuamente i livelli di VOC – Volatile Organic Compounds, ovvero composti organici volatili, PM 2.5, CO2, temperatura e umidità relativa.

Il dispositivo indossabile (tipo 4) si chiama Atmotube PRO e rileva PM1, PM 2.5 e PM10, polvere, polline, fuliggine e muffa più una vasta gamma di VOC. Comunica via bluetooth con lo smartphone e dalla connessione internet del cellulare avviene lo streaming dei dati, visualizzabili via app.

Ogni sensore collegato alla rete PlanetWatch è correlato a un token non fungibile (NFT), che funziona come un certificato di proprietà proprio per le sue caratteristiche di unicità e assicura che le ricompense vadano a chi effettivamente possiede il sensore.

I dati dei sensori sono criptati e inseriti nella blockchain Algorand, ideata nel 2017 da Silvio Micali, docente di informatica all’MIT e unico italiano ad aver ricevuto il premio “Alan Turing”, nel 2012, per i suoi studi che hanno applicato la teoria della complessità nella crittografia.

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Algorand è chiamata blockchain di terza generazione: dopo Bitcoin ed Ethereum, ha sviluppato un modo più semplice di integrare gli smart contract e consuma molta meno energia delle altre blockchain. Algorand ha risolto il cosiddetto “Blockchain Trilemma”, ovvero il problema di raggiungere contemporaneamente alti livelli di decentralizzazione, sicurezza e scalabilità: il suo Pure-Proof-of-Stake, il protocollo di consenso distribuito, consente di gestire oltre 1000 transazioni al secondo, di finalizzare blocchi in meno di 5 secondi, di considerare le transazioni contenute in ogni blocco come immediatamente affidabili. Decentralizzata sia nella distribuzione dei nodi che nel potere di voto, è una piattaforma open-source con commissioni di transazione trascurabili.

Gli Algorand Standard Assets forniscono uno standard unico, chiamato Layer 1, per la rappresentazione di qualsiasi tipo di asset sulla blockchain: beni fungibili e non fungibili, anche limitati.

PlanetWatch utilizza Algorand sia come deposito dei dati, che diventano immodificabili, sia come sistema di tracciamento e ricompensa per tutti i flussi.

PlanetWatch emette quindi sia token non fungibili come certificato di proprietà del sensore, sia token fungibili, chiamati Planet, per ricompensare gli utenti e farli accedere ad ulteriori prodotti e servizi.

La community PlanetWatch è pensata per avere una governance distribuita sulle questioni relative ai token: il punteggio di reputazione di ogni sensore darà al suo proprietario un numero equivalente di voti.

Come viene utilizzata Algorand e come funziona il sistema di ricompense

PlanetWatch, all’inizio del progetto, ha coniato dalla blockchain Algorand 4 miliardi e 500 milioni del token fungibile Planet. La cifra è definitiva ed è stata scelta perché corrisponde all’età stimata in anni del pianeta. Di questi 4,5 miliardi, il 5% è stato trattenuto da PlanetWatch e il resto è stato destinato come ricompensa per i dati dei sensori. Alla fase di test del progetto sono stati assegnati 2 milioni di Planet, che sono stati quasi tutti allocati: quando l’allocazione sarà terminata, il progetto sarà lanciato ufficialmente. Dal test al lancio è previsto un periodo di transizione di 24 ore, che avverrà nel corso di questo mese, aprile 2021.

Al lancio del progetto, resteranno quindi da assegnare 4 miliardi e 273 milioni di Planet, 534.125.000 ogni anno, che si dimezzeranno ogni 4 anni.

Fonte: PlanetWatch - The White Paper
Fonte: PlanetWatch – The White Paper

I “Planet coin” possono essere usati per acquistare prodotti e servizi ma prima devono essere convertiti in “Crediti della Terra”: crediti non trasferibili dal valore fisso di 10 centesimi di euro. I “Crediti della Terra” possono essere ottenuti in cambio di Planet o acquistati sul sito di PlanetWatch: 10 centesimi se pagati in euro, 9 centesimi se in cambio di Planet.

Per ciascun tipo di sensore, è stata impostata una frequenza di streaming predefinita, che determina il numero massimo di flussi di dati giornalieri che può essere premiato. Se il sensore, durante il giorno, ha fornito più del 50% dei flussi di dati giornalieri previsti, guadagna un punto, altrimenti perde un punto.

Ad ogni sensore viene assegnato un bonus di 100 punti la prima volta che viene collegato alla rete PlanetWatch.

I dati sulla qualità dell’aria sono criptati, inseriti nel campo note di una transazione Algorand e inviati in trasmissione: ogni 24 ore un algoritmo controlla il numero di flussi di dati inviati, aggiorna il punteggio del sensore e comunica con il motore di ricompensa per inviare i token Planet agli account dei proprietari dei sensori.

Le ricompense guadagnate dai sensori sono divise 80-20: 80% al proprietario del sensore, 20% a PlanetWatch. Il proprietario può dividere con un apposito strumento la ricompensa con una terza parte.

Per i sensori di tipo 1 e 2 si applicano regole aggiuntive rispetto al numero dei flussi giornalieri.

Infatti, PlanetWatch ha calcolato che, sovrapponendo alla Terra una griglia di pixel rettangolari, ogni pixel ha le dimensioni di 0,72 kmq. Classificando i pixel in Tier 1, aree con densità di popolazione pari o superiore a 2.000 abitanti per kmq, e Tier 2, resto delle aree, ha concluso che per ogni pixel del mondo andrebbero installati un sensore di tipo 1 e 5 sensori di tipo 2.

Non a caso, per ogni pixel è previsto un bonus Pioneer: 100 punti riservati al primo sensore di tipo 1 e ai primi 5 sensori di tipo 2 installati, a condizione che trasmettano dati qualificati per almeno 30 giorni. Il bonus non vale se il sensore cambia posizione.

Il punteggio di reputazione per ogni sensore è calcolato localmente, per ogni pixel, quindi spostando il sensore riparte da zero e, nel corso del tempo, se il sensore è qualificato guadagnerà punti nel nuovo pixel e li perderà nel vecchio. La reputazione “globale” del sensore vale solo per la governance, perché i “voti” per ogni proprietario equivalgono al punteggio complessivo su tutti i pixel.

Le ricompense per i sensori di tipo 1 e 2 dipendono anche da dove il sensore è installato, in percentuale 70-30: se in Tier 1, 70%, se in Tier 2, 30%. Inoltre, per ogni pixel, il sensore di tipo 1 e i 5 sensori di tipo 2 con il punteggio di reputazione locale più alto sono considerati sensori principali (Lead Sensor), gli altri, sensori di riserva (Backup Sensor), con uno scarto 90-10% sulle ricompense.

È stato inoltre fissato un tasso massimo di ricompensa per flusso. Di seguito il grafico con le stime delle ricompense massime giornaliere che tengono conto di tutte le variabili.

Fonte: PlanetWatch - The White Paper

Grafico – Stime per le ricompense massime giornaliere per sensore in base al tipo di sensore e al livello di pixel (quando applicabile) – Fonte: PlanetWatch  – The White Paper

Quando il numero dei sensori principali per pixel supererà il budget giornaliero previsto per le ricompense, le ricompense diminuiranno; finché invece non saranno abbastanza, una parte del budget non verrà utilizzata, finendo nel cosiddetto “cestino del riciclo”.

Nel tempo, l’aumento del numero dei sensori e il dimezzamento programmato delle ricompense potrebbe rendere difficile premiare i flussi di dati con quantità significative di Planet. PlanetWatch ha quindi pensato due meccanismi aggiuntivi: l’utilizzo del “cestino del riciclo” e la vendita dell’accesso ai dati sulla qualità dell’aria attraverso “Crediti della Terra”.

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I ricavi verranno riconvertiti in Planet e assegnati al 40% ai proprietari dei sensori che hanno generato i dati venduti, al 40% dal “cestino del riciclo” e al 20% a PlanetWatch.

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