萊斯大學新算法生成了一個(ge) 與(yu) 地震前兆相關(guan) 的波形圖，這個(ge) 圖與(yu) 震中的參考波形圖相符。數據來自於(yu) Nuugaatsiaq滑坡發生前一天收集的三個(ge) 地震圖。 （圖片來源：Nature Communications）

2017年，格陵蘭(lan) 島發生了一場致命的滑坡。美國萊斯大學布朗工程學院的研究人員利用滑坡前收集的數據，在未來人類預測地震和火山爆發等地震事件中，展示出深度學習(xi) 所能發揮的作用。

格陵蘭(lan) 島峽灣發生大規模滑坡之前收集的地震數據，顯示了一些微弱的信號，暗示那裏即將有事發生，但沒有人類分析家能及時將線索匯總預測。隨之而來的海嘯摧毀了Nuugaatsiaq村，造成4人死亡、9人受傷(shang) 、11座建築物被衝(chong) 入海中。

Léonard Seydoux主導的一項研究中，他采用了萊斯工程師、Maarten de Hoop和 Richard Baraniuk共同開發的技術。他曾是萊斯大學的訪問學者，現任法國格勒諾布爾-阿爾卑斯大學助理教授。在《自然通訊》（Nature Communications）開源報告裏，他們(men) 展示了深度學習(xi) 如何能快速處理地震工具提供的大量數據用以預測事件。

De Hoop在萊斯大學的地球、環境與(yu) 行星科學係，擅長利用反演問題進行數學分析和深度學習(xi) 。他說，人工智能（AI）的進步非常適合獨立監視大量不斷增加的地震數據。他說，AI除了處理數據之巨，還有識別震群並檢測背景噪聲的能力，從(cong) 而建立起專(zhuan) 家可能因其模型偏差而無法識別的連接。

在Nuugaatsiaq事件發生前幾小時，附近的地震台站收集的數據中開始出現那些小信號。研究人員分析了2017年6月17日午夜到滑坡11:39pm前一分鍾的數據，該滑坡體(ti) 積達5100萬(wan) 立方米。

萊斯的這個(ge) 算法顯示出微弱但不斷重複的波形，這是在原始地震記錄中無法檢測到的。這個(ge) 信號約在事件發生前九小時開始，隨著時間的推移而變強，最終發生了滑坡。

“我們(men) 的合著者來自法國格勒諾布爾大學的Piero Poli曾撰寫(xie) 過一篇前驅論文，用非AI的手段研究這個(ge) 事件。”de Hoop說，“他們(men) 發現了一些他們(men) 認為(wei) 我們(men) 也該了解的數據。由於(yu) 該區域與(yu) 許多其他噪聲和構造活動是隔離的，所以這是我們(men) 可以用來試驗我們(men) 想法的最原始的數據。”

圖片來源：Pixabay

De Hoop準備繼續分析哥斯達黎加（Costa Rica）的火山活動以測試該算法，還參與(yu) 了NASA的InSight著陸器。該著陸器兩(liang) 年前就向火星表麵提供了地震探測器。

“人們(men) 問我這項研究是否有意義(yi) ，我的答案是非常有意義(yi) ，這是向前邁出的重要一步。在此之後，我們(men) 才能預測到地震。我們(men) 還沒有做好準備，但我認為(wei) 這是最重要的方向之一，目前也很有前景。”

圖片來源：Pixabay

五年前，de Hoop加入萊斯大學的時候，他帶來了解決(jue) 反演問題的專(zhuan) 業(ye) 星空体育官网入口网站，比如，反算數據尋找原因。Baraniuk是機器學習(xi) 和壓縮感知領域的專(zhuan) 家，他可以從(cong) 稀疏樣本中提取有用的數據。他們(men) 一起組成了強有力的合作小組。

“這項研究最令人興(xing) 奮的不是當前結果，而是這一方法揭示了我們(men) 可以將機器學習(xi) 應用在地球物理學上這一新的研究方向。”Baraniuk說。

de Hoop說：“我的專(zhuan) 業(ye) 背景在數學的深度學習(xi) 上，而Rich的在信號處理，這是兩(liang) 個(ge) 截然相反的領域。但是在這項工作中，我們(men) 得以交匯。現在，我們(men) 給萊斯創造了極好的機會(hui) ，使其可以應用自己的專(zhuan) 業(ye) 性，為(wei) 地震學家搭建收集和整理碎片化信息的樞紐。現在我們(men) 有這麽(me) 多數據，很難再有其他的處理方式。”

通過Simons Foundation Math + X Symposia，De Hoop希望提高萊斯大學在地震專(zhuan) 業(ye) 星空体育官网入口网站方麵的聲譽。該研討會(hui) 已經舉(ju) 辦了幾場有關(guan) 太空探索和減輕火山和地震等自然災害的活動。日期待定的第三項活動將研究深度學習(xi) 在太陽係巨行星和係外行星上的應用。

翻譯：周益安

審校：趙歡

引進來源：萊斯大學

引進鏈接：https://phys.org/news/2020-08-small-quake-clusters-ai.html


關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】，了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】，了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情