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中国科大新突破!仅需1秒,人工智能用于地震探测

发布时间: 2021-03-22发布者: 浏览量: 550

当地震发生的时候,地震波信号传到地震台网,地震专业人员采用理论算法处理地震数据,得出地震震中、震级、深度、破裂机制等参数,这些信息将为防震减灾提供重要的科学信息。


"当前许多国家监测地震信息,采用的是自动算法与专业人员人工计算相结合的方式,但这种工作方式有一个短板,要求地震监测人员 24 小时待命。"中国科学技术大学地球和空间科学学院张捷教授课题组成员、博士后朱慧宇先容,从地震记录推算地震震源机制是个计算耗时的过程,目前,世界各地地震监测台网在地震速报信息里只有发震时刻、震级、地点和深度,不包括震源机制参数,通常需要在地震发生 3 — 10 分钟或更长的时间后才报出震源机制参数。


如何更快得出震源机制参数,成为各国科研人员竞相角逐的前沿,科大张捷教授课题组将目光锁定"人工智能"。


"大家采用人工智能方法,有效地解决了复杂的计算问题,当地震发生后,实际地震数据进入人工智能系统,在不到 1 秒的时间内,系统就能准确估算出地震的位置、深度、震级和震源机制等参数。"朱慧宇先容,该系统采用人工智能技术分析地震数据,可以自动快速地计算出震源参数,还能实时演示地震活动空间图像。


▍【有效】 数据处理结果达到人工计算水平


" 1 秒内出结果,意味着什么?"面对记者这一提问,中国科学技术大学地球和空间科学学院教授、博导伍新明表示,地震发生后每一秒都是十分宝贵,震源机制参数尽早报出,能向地震波还没有到达的地区发出预警,为公众采取防护措施、政府确定救援方案抢出宝贵时间。


地震发生后,每一秒都关系到生命安全。如果人们能在地震发生前 3 秒收到预警,伤亡人数可以降低 14%;如果能提前 10 秒发布预警,伤亡人数可以降低 39%。


这项新成果,不仅在速度上处于国际领先水平,而且大量实际数据测试证实了该方法的有效性和可靠性。


记者了解到,2018 年科大张捷教授团队与中国地震局合作完成了"智能地动"系统,在该系统中运用了该项人工智能技术,并在去年实现在两秒内推算出震源机制参数。数据显示,去年期间,"智能地动人工智能地震实时监测系统"共记录中国地震科学实验场内发生的地震 1106 次,最小震级为 ML1.3,最大震级 ML5.4。基于地震评估结果发现,"智能地动"系统与专业人员人工计算处理的结果非常接近。


"在速度上,这套系统更快,实现了无人操作。在处理结果上,数据的可靠性和准确性也达到了人工处理水平。"伍新明说。



▍【运用】 在郯庐断裂带将有应用场景合作


作为目前国际上唯一实时运行的人工智能地震监测系统,"智能地动"在地震预警与预报研究中,该系统也显示了很好的潜力。


"‘智能地动’系统在中国地震局运行后,目前主要运用在四川和云南两地,实时处理两地的中国地震实验场的百余个地震台数据。"伍新明说。


除了在国内运用外,"智能地动"系统还成功测试了多个国家地震数据。2020 年 2 月 6 日,着名期刊《科学报告》刊发了张捷团队的一项最新成果,他们利用"智能地动"系统对美国俄克拉荷马州相关地震资料进行了测试,地震定位误差仅在 4 公里之内。2 年前,基于同样区域的地震资料,哈佛大学与麻省理工学院联合课题组利用人工智能技术测试的误差在 200 公里。


"下一步大家将加大与地震监测机构的合作,进一步推广该系统。"伍新明说,科大科题组与安徽地震监测部门有合作与交流,并对合肥历史上的地震数据进行过分析。"多年来,大家之间的合作交流还是很紧密,尤其针对郯庐断裂带,大家布点了一些台站,监测地震发生的情况,在后期还将会有一些应用场景的合作。"伍新明透露。


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