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僅需1秒 人工智能“摸清”地震“脾氣”

科大新突破:實現震源機制參數精準“秒估”

 實驗室內,科研人員正在演示研發的人工智能系統。

實驗室內,科研人員正在演示研發的人工智能系統。

當地震發生后,震級多大?哪里最嚴重?震波會向哪里延伸……能否及時掌握這些地震信息,直接關系到人們的生命安全。

3月11日,記者從中國科大獲悉,該校張捷教授課題組在估算地震震源破裂機制參數領域取得突破性進展,采用人工智能方法可在1秒內“解碼”震源機制參數,摸清地震的“脾氣”,核心指標達到國際領先水平,提升了地震監測和風險防范能力。

此外,科大課題組與安徽地震監測部門也有交流,尤其針對郯廬斷裂帶,后期將會有一些應用場景的合作。

快速 人工智能技術實現1秒“解碼”震源參數

當地震發生的時候,地震波信號傳到地震臺網,地震專業人員采用理論算法處理地震數據,得出地震震中、震級、深度、破裂機制等參數,這些信息將為防震減災提供重要的科學信息。

“當前許多國家監測地震信息,采用的是自動算法與專業人員人工計算相結合的方式,但這種工作方式有一個短板,要求地震監測人員24小時待命。”中國科學技術大學地球和空間科學學院張捷教授課題組成員、博士后朱慧宇介紹,從地震記錄推算地震震源機制是個計算耗時的過程,目前,世界各地地震監測臺網在地震速報信息里只有發震時刻、震級、地點和深度,不包括震源機制參數,通常需要在地震發生3~10分鐘或更長的時間后才報出震源機制參數。

如何更快得出震源機制參數,成為各國科研人員競相角逐的前沿,科大張捷教授課題組將目光鎖定“人工智能”。

“我們采用人工智能方法,有效地解決了復雜的計算問題,當地震發生后,實際地震數據進入人工智能系統,在不到1秒的時間內,系統就能準確估算出地震的位置、深度、震級和震源機制等參數。”朱慧宇介紹,該系統采用人工智能技術分析地震數據,可以自動快速地計算出震源參數,還能實時演示地震活動空間圖像。

有效數據處理結果達到人工計算水平

“1秒內出結果,意味著什么?”面對記者這一提問,中國科學技術大學地球和空間科學學院教授、博導伍新明表示,地震發生后每一秒都十分寶貴,震源機制參數盡早報出,能向地震波還沒有到達的地區發出預警,為公眾采取防護措施、政府確定救援方案搶出寶貴時間。

地震發生后,每一秒都關系到生命安全。如果人們能在地震發生前3秒收到預警,傷亡人數可以降低14%;如果能提前10秒發布預警,傷亡人數可以降低39%。

這項新成果,不僅在速度上處于國際領先水平,而且大量實際數據測試證實了該方法的有效性和可靠性。

記者了解到,2018年科大張捷教授團隊與中國地震局合作完成了“智能地動”系統,在該系統中運用了該項人工智能技術,并在去年實現在兩秒內推算出震源機制參數。數據顯示,去年,“智能地動人工智能地震實時監測系統”共記錄中國地震科學實驗場內發生的地震1106次,最小震級為ML1.3,最大震級ML5.4?;诘卣鹪u估結果發現,“智能地動”系統與專業人員人工計算處理的結果非常接近。

“在速度上,這套系統更快,實現了無人操作。在處理結果上,數據的可靠性和準確性也達到了人工處理水平。”伍新明說。

應用在郯廬斷裂帶將有應用場景合作

作為目前國際上唯一實時運行的人工智能地震監測系統,“智能地動”在地震預警與預報研究中,也顯示了很好的潛力。

“‘智能地動’系統在中國地震局運行后,目前主要運用在四川和云南兩地,實時處理兩地的中國地震實驗場的百余個地震臺數據。”伍新明說。

除了在國內運用外,“智能地動”系統還成功測試了多個國家地震數據。2020年2月6日,著名期刊《科學報告》刊發了張捷團隊的一項最新成果,他們利用“智能地動”系統對美國俄克拉荷馬州相關地震資料進行了測試,地震定位誤差僅在4公里之內。兩年前,基于同樣區域的地震資料,哈佛大學與麻省理工學院聯合課題組利用人工智能技術測試的誤差在200公里。

“下一步我們將加大與地震監測機構的合作,進一步推廣該系統。”伍新明說,科大課題組與安徽地震監測部門有合作與交流,并對合肥歷史上的地震數據進行過分析。“多年來,我們之間的合作交流還是很緊密,尤其針對郯廬斷裂帶,我們布點了一些臺站,監測地震發生的情況,在后期還將會有一些應用場景的合作。”伍新明透露。

合肥報業全媒體記者 蔣瑜香/文 李福凱/攝 通訊員 桂運安

編輯: 宋艷艷 返回合肥在線首頁
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