2021. 05. 16. - 08:00
Korán figyelmeztet a földrengésre a mesterséges intelligencia
Egy új, mély tanulási megközelítés hatékonyabb előrejelzéseket érhet el arra vonatkozóan, miként ráznak meg a földrengések bizonyos régiókat.
A földrengés előrejelzésére már több, fejlett technikákat alkalmazó módszert fejlesztettek ki a tudósok. A legújabb új, mélytanulási megközelítést használ, mely jobb előrejelzéseket eredményezhet abban a tekintetben, hogyan ráz majd meg bizonyos területeket a közelgő rengés.
A korai figyelmeztető rendszer mesterséges intelligencia alkalmazásával jósolja meg, hogyan mozog majd a föld, ezért másodpercekkel korábbi jelzést ad, hogy az megindulna.
Az Egyesült Államok nyugati partján már létezik hasonló: egy hagyományosabb számítási teljesítményt használó rendszer. A ShakeAlert érzékeli a földrengés mozgásának első hullámait - az úgynevezett P hullámokat -, majd kiszámolja, hogy mikor érkezik meg a lassabban mozgó S-hullámokat tartalmazó remegés legnagyobb része. Olvasd el: Sár- és törmelékcsuszamlásra figyelmeztet a mesterséges intelligencia Svájcban
Mély tanulási technikával jelzi előre a földrengéseket a DeepShake technológia
A fejlesztés alatt álló új rendszer a DeepShake nevet kapta, a célja az, hogy pár másodperccel korábbi figyelmeztetést adjon a földrengés megindulásáról. Ez azonban mély neurális hálózatot, azaz egyfajta mesterséges intelligencia-tanulást használ, mellyel a múltbeli földrengések mintáit azonosítja, hogy megjósolja, hogyan halad majd az új rengés.
Ez gyorsabb feldolgozáshoz és könnyebb általánosíthatósághoz vezethet a különböző, földrengésre hajlamos régiókban.
„A projekttel az volt a célunk, hogy úgymond legyőzzük azokat a földmozgás-előrejelzésre használt egyenleteket, melyeket jelenleg használnak a rázkódás-riasztó rendszerek programozására - mondta el Avoy Datta, a Stanford Egyetem villamosmérnök-hallgatója. – Ezek ugyanis nagyon lassúak, numerikus megoldó rendszerekre és szuperszámítógépeken történő futtatásra van szükség, így a feldolgozás percekig, sőt órákig is eltarthat.”
Ha azonban 25 DeepShake modellt futtatnak, körülbelül 6,1 milliszekundumot vesz igénybe egyetlen kutatási GPU (grafikus feldolgozó egység), vagyis ez a megoldás jóval gyorsabban reagál. Olvasd el: Földrengés - Rejtett rezgéseket is észrevesz a mesterséges intelligencia
Datta és munkatársa, Daniel Wu - aki szintén a Stanford Egyetem hallgatója - az Amerikai Szeizmológiai Társaság virtuális találkozóján számolt be eredményeiről 2021 április végén: a DeepShake-et a kaliforniai Ridgecrest közelében lévő földrengések földi mozgásának előrejelzésére képezték ki. Ez a régió szeizmikusan igen aktív, 2019-ben földrengések sorozata rázta meg. A legnagyobb, 7,1-es erősségű rengés július 5-én történt.
Datta, Wu és kollégáik ezt a földrengéssorozatot alkalmazták a DeepShake kiképzésére, hogy megjósolják a földrengések közeledtét a környéken.
Több mint 36 ezer rengésből álló adatsorral kezdték a képzést, amelyek 2019 júliusa és szeptembere között sújtotta Ridgecrestet (a legtöbbjük egészen apró volt). Az adatkészlet 80 százalékát betáplálták a mély neurális hálózatba, 10 százalékot hagytak a hálózat paramétereinek módosítására és egy utolsó 10 százalékot annak tesztelésére, vajon a hálózat eredményei megfelelnek-e a valóságnak.
A kutatók úgy programozták a hálózatot, hogy nagyobb jelentőséget tulajdonítson a nagyobb, viszonylag kevés számú földrengéseknek, így korai előrejelző rendszerként jobban teljesíthessen.
Annak ellenére, hogy a DeepShake nem kapott információt a földrengés helyéről vagy típusáról, figyelmeztetni tudott a hálózat más szeizmikus állomásain történő rázkódásra - 3–13 másodperccel azelőtt, hogy az bekövetkezett volna.
Mindez hasonló a ShakeAlert teljesítményéhez, de a DeepShake technológia kiválóan kiegészítheti azt. A kutatók abban bíznak, hogy a tesztet kiterjesztik más hibákra és földrengésekre is.
László Adrienn
