在地震等自然災(zāi)害面前,人類總是顯得很渺小,希望可以提前獲知,做好撤離和其他準(zhǔn)備工作。然而,雖然人類研究地震預(yù)測已超過千年,但始終無法準(zhǔn)確預(yù)測。
近日,英國劍橋大學(xué)的研究人員宣布,他們利用機(jī)器學(xué)習(xí),在實驗室的模擬狀態(tài)下成功預(yù)測了地震。雖然還處在實驗室階段,但人工智能為我們預(yù)測地震提供了另一個角度。
AI 可以聽懂地震的「語言」
研究人員們發(fā)現(xiàn)了一個導(dǎo)致地震的隱藏信號——一種特殊的聲音。這種聲音由地殼的斷層運(yùn)動所發(fā)出,而地殼的斷層運(yùn)動被認(rèn)為是地震的主因,機(jī)器學(xué)習(xí)算法能夠找到這種運(yùn)動發(fā)出聲音中的規(guī)律,評估斷層的壓力以及發(fā)生斷裂所需時間,最終進(jìn)行精確預(yù)測。
研究人員使用了模擬實際地震的實驗室系統(tǒng),他們在層間放置巖石混合物來模擬真實斷層,然后將采集到的地層運(yùn)動所發(fā)出的聲音送入機(jī)器學(xué)習(xí)算法當(dāng)中,最后利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來分析地震時的聲信號并研究它的模式。
研究人員表示,機(jī)器學(xué)習(xí)算法能夠識別聲音中的特定模式,這些聲音之前被認(rèn)為只不過是噪音,而它們產(chǎn)生于地震發(fā)生的很久之前。他們表示,這種聲音模式的特點還可以用于估計地震之前剩余的時間,因為這種聲音會隨著地震的接近越來越響。
劍橋大學(xué) Colin Humphreys 表示,「這是機(jī)器學(xué)習(xí)第一次被用于分析聲學(xué)數(shù)據(jù),以預(yù)測何時會發(fā)生地震,在地震真正發(fā)生的很久之前就做出預(yù)測,這樣就可以提供足夠的報警時間——機(jī)器學(xué)習(xí)的能力真的是不可思議的。」
準(zhǔn)確預(yù)測地震還有很長的路
從某種程度上來講,地理學(xué)家很早就能對地震做出預(yù)測,然而他們的預(yù)測只能稱得上是估算,他們會根據(jù)以往的經(jīng)歷觀測數(shù)據(jù),對未來的地震進(jìn)行周期性的預(yù)測,這種預(yù)測方式有時會有著很大的誤差。
為了提高地震預(yù)測的精度,科學(xué)家研究了大量地震前的征兆:前震、電磁干擾、地下水文變化——甚至是不尋常的動物行為,不過這些嘗試似乎都不太奏效。
而機(jī)器學(xué)習(xí)的加入,為提高地震預(yù)測的精確度帶來了可能。研究人員將「模擬地震」發(fā)生之前,之中、和之后測量的大量數(shù)據(jù)輸入到機(jī)器學(xué)習(xí)算法當(dāng)中,然后,通過算法篩選數(shù)據(jù),查找當(dāng)人造地震發(fā)生時發(fā)出信號的可靠模式,從而提高地震的預(yù)測精度。
不過,目前這種方法還停留在實驗室階段,而真實地震要復(fù)雜得多:真實地震中的壓力,要比實驗中大好幾個數(shù)量級,巖石溫度不同也會造成聲波差異。
研究人員也表示,該方法是否有效,自然要看其在真實環(huán)境下預(yù)測地震的表現(xiàn)。所以,研究的下一個目標(biāo)將會是,在盡可能接近實驗環(huán)境的條件下進(jìn)行地震預(yù)測。不過,準(zhǔn)確預(yù)測地震這項工作相當(dāng)繁雜,未來還有很長的路要走。
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