Французькі вчені розробили штучний інтелект, здатний реєструвати землетруси швидше найчутливіших сейсмографів – по слабких змін гравітаційного поля планети.
Сильні землетруси проявляються не тільки поштовхами земної кори, а й змінами в гравітаційному полі Землі. На відміну від сейсмічних коливань, що поширюються в товщі планети, її гравітаційне поле змінюється майже моментально, зі швидкістю світла, дозволяючи розпізнати загрозу набагато швидше.
Щоб визначати цей сигнал майже так само швидко, вчені з Франції задіяли штучний інтелект. Під час тестів їх модель виявила землетрус всього за 50 секунд. Про це Андреа Лікарді (Andrea Licciardi) і його колеги пишуть в новій статті, опублікованій в журналі Nature.
Автори роботи вважають, що їх підхід може доповнити існуючі системи сейсмічного моніторингу абсолютно новими можливостями раннього запобігання подібним загрозам. Поки такі установки покладаються на показання чутливих сейсмометрів. Вони виключно корисні і регулярно рятують людські життя, проте не дозволяють досить оперативно розпізнати ступінь небезпеки.
Так, для визначення магнітуди землетрусу геофізики покладаються на р-хвилі, які поширюються з епіцентру швидше за інших і приходять на детектор найпершими. І якщо землетрус досить потужно, цей сигнал часто занадто сильний і не дозволяє відразу точно оцінити магнітуду. Однак будь-який землетрус пов’язано з перерозподілом маси в надрах планети, а значить, і з деякими змінами її гравітаційного поля. Раніше такий сигнал вважали надто слабким, щоб виділити його на загальному тлі. Вперше це вдалося зробити лише в 2017 році.
Потім подібну роботу виконали і на архівних даних для безлічі потужних землетрусів, що сталися в останні десятиліття. Вона показала, що, в принципі, гравітаційний сигнал дозволяє зареєструвати землетрус набагато швидше приходу поштовхів і вжити необхідних заходів безпеки. Залишалося знайти відповідний інструмент.
Таким інструментом і стала машинна модель PEGSNet, яку розробив Андреа Лікарді і його співавтори. Її навчили на даних реальних землетрусів, а також 500 тисячах симульованих подій – без них інформації для підготовки нейромережі було б недостатньо. Йдеться про дійсно потужні поштовхи магнітудою не менше 8,3: для більш слабких навіть ШІ поки не здатний виділити потрібний сигнал.
Для перевірки PEGSNet отримував дані гравітаційного моніторингу, зібрані під час знаменитого японського землетрусу 2011 року. Це був один з найпотужніших землетрусів в сучасній історії: магнітуда досягала 9, а епіцентр знаходився за 70 кілометрів від східного узбережжя Японії, так що сейсмічні поштовхи досягли найближчого острова через пару хвилин, а хвилі цунамі — через пару десятків хвилин.
Новий метод дозволив помітити поштовхи по гравітаційному полю раніше, ніж це зробили сейсмографи, — всього через 50 секунд після початку. Завдяки ШІ така швидкісна реєстрація землетрусів стала не просто ідеєю, а робочим методом, який тепер цілком можна втілювати в безлічі станцій сейсмічного моніторингу. Можливо, подекуди їх доповнять і нові засоби передбачення наближення хвилі цунамі по коливаннях магнітного поля Землі, про які ми вже розповідали.