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        2秒報出地震參數(shù)

        2020-06-22 07:43:59李艷
        關(guān)鍵詞:速報人工智能監(jiān)測

        李艷

        近日,西藏日喀則市定日縣發(fā)生5.9級地震,震源深度10千米。距離震中較近的定日縣、拉孜縣居民都有震感。地震的監(jiān)測和風險防范問題再次引發(fā)人們的關(guān)注。

        當?shù)卣鸢l(fā)生的時候,地震波信號傳到地震臺網(wǎng),據(jù)此得出地震震中、震級、發(fā)震時刻、深度、破裂機制等參數(shù)。地震監(jiān)測如何做到“又快又準”是我國科學家長期以來重要的攻關(guān)方向。

        在中國地震臺網(wǎng)中心、各地震臺站,速報員們一刻不敢松懈,他們是實現(xiàn)“又快又準”的關(guān)鍵一環(huán)?!罢鹎樾畔o小事,容不得一絲差錯,只能叮囑自己仔細再仔細?!敝袊卣鹋_網(wǎng)中心地震速報員杜廣寶說,他已經(jīng)連續(xù)4個春節(jié)守在監(jiān)測系統(tǒng)前,地震發(fā)生后在10分鐘左右核算地震參數(shù)信息,校正自動速報結(jié)果,給出正式速報是杜廣寶和同事們必須做到的事情。

        有沒有一種新技術(shù)可以解放速報員們緊繃的神經(jīng)?有沒有一種方法可以更快更準地給出地震參數(shù)信息?近日,由中國科技大學與中國地震局合作研發(fā)的“智能地動”系統(tǒng)項目組宣布:利用該人工智能地震監(jiān)測系統(tǒng),僅需要1~2秒時間就能報出所有地震震源參數(shù),引起業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。

        從古至今,地震對人們生命財產(chǎn)的威脅從未停止。僅2019年,我國大陸地區(qū)共發(fā)生5級以上地震20次,地震災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟損失約59億元。其中,四川長寧6.0級地震和西藏墨脫6.3級地震都給當?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活帶來極大影響。

        在地震發(fā)生的第一時間獲得地震的相關(guān)信息對于災(zāi)害的預(yù)判及救援意義重大。目前,自動算法與專業(yè)人員人工計算結(jié)果相結(jié)合的方式,仍是許多國家監(jiān)測地震的主要手段。也就是說,傳統(tǒng)地震監(jiān)測系統(tǒng)是報出系統(tǒng)計算與專家干預(yù)相結(jié)合的結(jié)果,因此要求專業(yè)人員24小時值班,這對工作人員提出了很高的要求。更重要的是,有許多微小地震肉眼常常無法識別,但是這些微小地震可能預(yù)示大地震的發(fā)生。

        科學家們最初研究“智能地動”系統(tǒng)的動力正是源自于此。

        中國科技大學地球和空間科學學院教授張捷表示,人工智能地震監(jiān)測系統(tǒng)的出現(xiàn)是地震監(jiān)測的一個重要的里程碑。通過深度學習歷史地震數(shù)據(jù),“智能地動”系統(tǒng)可以監(jiān)測到微弱地震波信號,并在2秒內(nèi)報出地震參數(shù)信息。借助超級計算機,災(zāi)害模擬評估的區(qū)域更廣、精確度更高。

        “智能地動”系統(tǒng)與傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)最大的不同就是它的深度學習能力。它能根據(jù)記憶中匯集的上百萬個地震資料,結(jié)合地震學理論,快速處理正在發(fā)生的地震數(shù)據(jù)。

        “智能地動”系統(tǒng)自2018年12月已在中國地震局試運行,實時處理位于四川省和云南省的中國地震實驗場的117個地震臺,這套系統(tǒng)采用一系列人工智能主導(dǎo)的地震數(shù)據(jù)分析方法分析數(shù)據(jù),無需人工操作,便可自動快速地得出地震信息并自動發(fā)布。人工智能技術(shù)的應(yīng)用為地震監(jiān)測的時效性、準確性,以及處理大數(shù)據(jù)帶來了前所未有的新能力,將為防災(zāi)減災(zāi)帶來許多新的突破。

        正是由于“智能地動”系統(tǒng)可以不斷從歷史地震大數(shù)據(jù)中“學習”,它在監(jiān)測地震領(lǐng)域才有了能人所不能的一些“神通”。比如,以前我們采用計算記錄幅值變化來確定地震參數(shù),一旦有噪聲干擾或某個臺站發(fā)生故障,計算就容易出錯,但“智能地動”系統(tǒng)通過學習歷史上發(fā)生的上百萬個地震信號,可以有效地去除任何頻率段的噪聲,識別能力強,能監(jiān)測到微弱的、肉眼無法看到的地震波信號。傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)一般可以報出3級以上的地震,而“智能地動”系統(tǒng)可以報出1級以上地震的信息,提高了地震監(jiān)測能力。

        在地震定位方面,傳統(tǒng)方法拾取性質(zhì)不同或傳播路徑不同的地震波組、地震波從震源傳到觀測點所經(jīng)過的時間等地震震相走時,去噪效果差,個別臺站拾取走時錯誤,這些都會影響最后定位結(jié)果,而“智能地動”系統(tǒng)則是一步到位,直接根據(jù)地震波形記錄推斷地震的位置與深度。

        更重要的是,在地震破裂機制研究上,傳統(tǒng)方法只能處理較大地震的資料,并且依據(jù)人工選用的波形與反演參數(shù),在幾分鐘后得出破裂機制的描述參數(shù),“智能地動”系統(tǒng)則可在1秒內(nèi)依據(jù)記憶訓練的大數(shù)據(jù)庫,對任何地震瞬間推出地震破裂機制以及可靠性分析。

        近年來,我國地震科技取得了長足的進步。隨著各項高新技術(shù)的迅速發(fā)展,地震相關(guān)研究中常能見到前沿科技的身影。許多人都知道地震預(yù)報是一個世界級難題。既然科學家們開始將大數(shù)據(jù)、人工智能等最新技術(shù)研究成果引入地震科學,是不是意味著我們有可能在地震預(yù)報上獲得重大突破呢?

        實際上,為了預(yù)測下一場大地震將出現(xiàn)在何時何地,有許多科學家都在不斷努力。越來越多的科學家認為,隨著人工智能的應(yīng)用越來越充分,他們分析大量地震數(shù)據(jù)的方式發(fā)生了改變,這將有助于人們更好地了解地震、預(yù)測地震的表現(xiàn)形式。

        地震預(yù)報也是“智能地動”系統(tǒng)的努力方向之一。張捷表示,“智能地動”系統(tǒng)目前的運行水平已經(jīng)達到了常規(guī)地震監(jiān)測與地震預(yù)警的技術(shù)指標要求。他說:“我們團隊目前多項科研都在從事地震預(yù)報的研究。去年12月我們在美國舊金山召開的全球最大的地球物理學年會上,作了3個關(guān)于地震預(yù)報的學術(shù)報告,其中兩個報告都是應(yīng)用人工智能預(yù)測大地震。我們的目標是未來‘智能地動系統(tǒng)將具有中短期地震預(yù)測的功能。”(據(jù)《科技日報》)

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