Алгоритм поможет лучше предвидеть цунами

Цунами можно было бы лучше предвидеть, если бы ученые могли в режиме реального времени оценивать интенсивность землетрясений, которые их вызывают, и алгоритм, основанный на искусственном интеллекте, описанный в исследовании, опубликованном в журнале Nature, мог бы помочь в этом, сообщает Noi.md.

11 марта 2011 года в глубинах Тихого океана у северо-восточного побережья Японии произошло одно из самых сильных землетрясений, когда-либо зарегистрированных в мире, вызвавшее приливную волну, унесшую жизни почти 18 500 человек и спровоцировавшую катастрофу.

Магнитуда землетрясения составила 9 баллов по шкале Рихтера, но во время землетрясения системы оповещения оценили ее всего в 8,1 градуса. Это было важным, но почти неизбежным преуменьшением, когда речь шла о мегаземлетрясениях.

«Существующие сейсмические волновые инструменты ограничены», — сказал Квентин Блетери, соавтор исследования, опубликованного в журнале Nature.

Они слишком медленные и, выходя за определенный порог — магнитуду 8 баллов, — имеют тенденцию «насыщаться и делать прогноз не более 8, что бы ни происходило», — сказал геофизик из Института исследований развития (IRD) во Франции.

В 2017 году были обнаружены сигналы быстрее сейсмических волн: PEGS (Prompt Elastro-Gravity Signals), представляющие собой возмущения гравитационного поля Земли, вызванные землетрясениями. Они движутся со скоростью света.

350 000 виртуальных землетрясений

Но эти сигналы слишком слабы, чтобы их можно было использовать напрямую. Исследователи из IRD Университета Лазурного Берега решили разработать модель углубленного обучения, основанную на компьютерном моделировании сигналов PEGS.

Алгоритм искусственного интеллекта (ИИ) был обучен на основе 350 000 виртуальных сценариев землетрясений вдоль основных тектонических разломов Японии, рассчитывая все предсказанные гравитационные сигналы.

«Для каждого виртуального землетрясения мы обучили алгоритм ИИ, каждый раз давая ему ответ, как найти магнитуду и местоположение на основе ожидаемого PEGS», — пояснил Квентин Блетери.

Затем модель была протестирована на реальных данных, полученных при землетрясении в марте 2011 г. Результат: алгоритм предсказал правильное местоположение и близкую магнитуду — с разницей всего в 0,3 балла — за первые 50 секунд. Алгоритм указал точную величину — 9 — всего через две минуты.

«В 2011 году нам потребовалось несколько часов для точной оценки, спустя много времени после цунами. При оценке 8,1 балла мы ожидали волны высотой до трех метров», — сказал французский исследователь.

Такая высота не стала бы проблемой для плотин на японском побережье. Но землетрясение магнитудой 9 вызвало волны высотой более 15 метров… Если бы мы знали об этом раньше, мы бы эвакуировали больше людей», — сказал он.

Алгоритм в настоящее время проходит испытания в Перу и может быть интегрирован в системы оповещения в регионах, которым угрожает цунами.