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新安晚報 安徽網(wǎng) 大皖新聞訊 中國科學技術大學張捷教授課題組在監(jiān)測地震、應用人工智能實時估算地震震源破裂機制參數(shù)領域取得突破性進展,他們采用人工智能方法可在1秒內(nèi)算出震源機制參數(shù)。該成果日前發(fā)表于《自然-通訊》,近期將在中國科學技術大學與中國地震局合作研發(fā)的“智能地動”人工智能地震監(jiān)測系統(tǒng)上試運行。
震源機制解獲取速度位于世界領先地位
“智能地動”是什么?它是一套擁有深度學習能力的人工智能軟件系統(tǒng),能夠根據(jù)記憶中匯集的上百萬個地震資料,結合地震學理論,快速處理正在發(fā)生的地震數(shù)據(jù)。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、博士后朱慧宇告訴記者,該系統(tǒng)是世界上第一個人工智能實時監(jiān)測系統(tǒng),它可以在很短的時間內(nèi)獲得地震發(fā)生時間、震級及震源機制解等關于震源的信息,而這些信息可為后續(xù)的防震減災救援活動和后續(xù)地震趨勢的判斷提供支持。
朱慧宇對該系統(tǒng)進行介紹
據(jù)了解,地震的發(fā)生是震源處巖石的破裂和錯動過程,可以采用兩個相對錯動面的走向、傾向及傾角等參數(shù)描述,稱為地震震源機制解。從地面地震記錄反推地震震源機制是監(jiān)測地震的一項重要工作,相關信息可以幫助揭示震源處巖體的破裂和運動特征,從而推斷斷層的破裂方向、破裂速度與應力降等參數(shù)。震源機制解能幫助預測海嘯、強余震的可能分布以及揭示震源附近的應力分布狀況等。目前,世界各地地震監(jiān)測臺網(wǎng)在地震速報信息里只有發(fā)震時刻、震級、地點和深度,不包括震源機制參數(shù),地震發(fā)生3到10分鐘才報出震源機制參數(shù)。
張捷課題組采用人工智能方法,有效地解決了這個復雜計算問題,并應用完備的理論地震大數(shù)據(jù)訓練人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡,完善了該人工智能系統(tǒng)的準確性和可靠性。當?shù)卣鸢l(fā)生后,實際地震數(shù)據(jù)進入人工智能系統(tǒng),在不到1秒的時間內(nèi),系統(tǒng)就能準確估算出震源機制參數(shù),大量實際數(shù)據(jù)測試證實了該方法的有效性。
朱慧宇說,“通過這一方式可以知道地震是怎么發(fā)生的,后續(xù)地震是否會發(fā)生,對震情會有一個判斷,對于我們會有一個技術上的指導,它可以在更短的時間獲得更精確的結果,也說明我們的技術在不斷的發(fā)展和研發(fā)”。
防震減災意義重大人工成本縮減
那么震源機制解計算時間的提速給我們帶來了什么便利呢?朱慧宇表示在我國防災領域中,如果人們能在地震發(fā)生前三秒收到預警,傷亡人數(shù)可以降低14%,如果能提前10秒發(fā)布預警,傷亡人數(shù)可以降低39%,“人們有更多的時間做出反應判斷,比如工廠停工地鐵停運,地震發(fā)生的時候每一秒都是非常珍貴的,”一秒的改進對人民生命財產(chǎn)有更大的保證,也是對技術提出了更高的要求。
中國科學技術大學地球和空間科學學院教授、博導伍新明介紹,智能監(jiān)測系統(tǒng)對于防震減災救援的指揮也是非常重要的,“決策層可以不用親赴現(xiàn)場就能精確的做到震源發(fā)生的重災區(qū),可以精確的提供救援幫助以及救援指導。”相比過去,人工智能的參與大大的減少人工成本,“過去分析數(shù)據(jù)只有值班輪流人工進行,不能實時記錄。”目前,系統(tǒng)從地震波的處理到對地震的識別都實現(xiàn)了全方位自動化的流程,無需人工參與。
實施效果顯著將在安徽應用更多場景
記者了解到,目前該系統(tǒng)主要在國家川滇地震實驗場測試運行,實時處理中國地震實驗場的百余個地震局數(shù)據(jù)并取得了很好的效果,過去需要1到3分鐘中國地震局才能播報出來的信息,使用智能系統(tǒng)只需要一秒鐘能獲取到所有信息,包括時間地點震級和所有參數(shù)。
據(jù)資料顯示,2020年1月1日-2020年12月31日期間,該系統(tǒng)共記錄中國地震科學實驗場內(nèi)發(fā)生的地震1106次。
記者了解到,該課題組此前也與安徽省以及合肥市地震部門取得聯(lián)系,合作密切,采集到合肥地震的歷史數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行分析。”伍新明介紹,在安徽的郯廬斷裂帶上,他們也布置了很多臺站研究地震的情況,并做了很多的工作,接下來還會有應用的場景。”
陳秋莉 新安晚報 安徽網(wǎng) 大皖客戶端記者 陳牧
編輯 張大為
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