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评论秒摸清地动“脾气”

时间:2021-03-30 13:02 热门关注: 地震 脾气 1秒来源:杂五烩九作者:小天 点击:

原标题:评论秒摸清地动“脾气

  人工智能算法计算震源机制解流程图。 受访者供图

  课题组合影。 受访者供图

  课题组在进行科研训练和讨论。 受访者供图

  地动是破坏力较大的自然灾害之一。地动科学的每一次进步和飞跃,都象征着人类与自然灾害抗争的决心。

  公元评论32年(东汉顺帝阳嘉元年),张衡发明了世界第一台地动观测仪器——候风地震仪,开启了人类操作仪器观测地动的历史。

  时针飞速拨转,近年来,人工智能、大数据、云计算等技术的广泛应用,为地动科学带来新的曙光和可能。

  接纳人工智能方法,可在评论秒内算出震源机制参数,摸清地动“脾气”,有效提升地动监测和风险防范能力。这是中国科学技术大学地球和空间科学学院张捷传授课题组最新的研究成果。论文日前颁发于《自然-通讯》杂志。

  对于这一成果,该论文的3位审稿人一致评价:“这是非常激动人心的突破性成果。”

  目前,张捷课题组成员评论5人,有评论4人是90后。近日,中青报·中青网记者采访了这群年轻的科研人员。

  地动监测需要的“神秘”参数

  张捷传授介绍,地球内部运动导致板块之间彼此挤压碰撞,进而造成板块内部错动、破裂,是引发地动的主要原因。地动的“时(发震时刻)、空(震源位置)、强(地动震级)”三要素是了解地动的最基本信息。但不行忽略的是,描述地动破裂的震源机制解(即震源机制参数,学界也叫震源机制解——记者注)也是破解地动信息的重要参数。

  何为震源机制解?张捷解释,这是操作地动观测资料来研究地动发生时,震源处的作用力和断层错动性质,其参数包括断层走向(strike)、断层倾角(dip)、滑移角(rake)等。

  摸清震源机制解,不只可以帮手了解断层的类型,还能揭示断层在地动发生时具体的运动情况、破裂方向、破裂速度,描述滑断面的走向、倾向、倾角等特征。

  通俗地说,对于发生在陆地上的地动,震源机制解可能用于由前震预测主震,或由主震资料预测强余震,揭示震源附近的应力分布状况。也能帮手判读出是地动带中哪个断层系在活动、其应力方向在哪、附近类似断层会不会出现危险等情况;对于海洋以及近海、沿岸区域的地动,震源机制解可以为海啸预警、海啸灾害的评估提供关键的信息。

  张捷介绍,自评论938年地动学家第一次推算以来,快速获取震源机制解一直是科学难题。通常,科学家通过记录到的地动波极性以及全波形信息,反向演算震源机制解。但反推耗费时间、计算量大,目前,世界各地地动监测台网在地动速报信息里,只有发震时刻、震级、所在和深度,并不包罗震源机制解。

  他增补说,地动发生时,地动波信号传到地动台网,专业人员接纳理论算法处理惩罚地动数据。但往往在地动发生几分钟或更长的时间后才气报出震源机制解。3-评论0分钟后,地动往往已经造成破坏。

  2004年,里氏9.3级印度洋大地动引发强烈海啸,席卷了包罗印度尼西亚、斯里兰卡、马尔代夫等国,造成了巨大人员伤亡和产业损失。震后评论5分钟,海啸最先达到印尼,但却没有预警,最后造成评论4个国家共22万余人失去生命。张捷分析,若能在震后快速得到该地动是逆打破裂的震源机制并发出预警,将会大大减少伤亡。

  在最新成果中,张捷课题组就操作人工智能技术和深度机器学习算法,提出新的深度卷积神经网络——震源机制网络(FMNet),操作全波形信息快速估计震源机制。

  课题组首先在研究区域模拟出理论地动波形图,用于训练人工智能网络。之后将实际地动波形数据输入到训练好的人工智能网络中,从而输出地动震源机制解。“地动发生后,实际地动数据进入人工智能系统,不到评论秒时间,系统就能准确估算出震源机制解,为灾情判断、灾害评估提供有力支持。”张捷说。

  该项目也受到了中国地动局地动预测研究所基本科研业务费实验场项目和国家重点研发打算项目“地动预警新技术研究与示范应用”的帮助。

  地动监测,跨越千年的科学“接力”

  关于地动的研究一直在曲折中进行。研究的时间维度已跨越了上千年。

  “中有都柱,傍行八道,施关发机……”按照《后汉书·张衡传》记载,张衡发明的地震仪操作了惯性摆的道理。古人实现了用智慧聪明“感知”地动。

  中国地动局信息技术学科组参谋、地动预测研究所研究员陈会忠在撰文指出,在地震仪发明之后的几个世纪里,世界上均无关于地动观测仪器方面的记载。评论9世纪中叶开始,随着西方国家和日底细继研制了定量记录地面运动的地动仪,地动监测仪器与监测方式不绝更新。

  评论966年3月,河北邢台地区相继发生6.8级和7.2级多次强烈地动。其时,我国的地动台均为人工值守,像邢台这样的大地动从数据集中到完成基本参数的测定,需约数小时甚至数天。

  20世纪70年代开始,我国地动台网开始打造国家基本台站和区域地动台站相结合的结构。自主研发的系列地动仪器和地动台站的建设,增强地动监测的能力,也为各级当局提供地动信息处事。

  同时,世界上多个地动频发的国家纷纷创立针对特定工程、特定城市等的地动预警系统。“从机械式模拟信号记录发展到自动化数字信号记录,从单台监测发展到到台阵、台网地动监测,地动科学不绝进步。”张捷传授课题组成员、博士后朱慧宇介绍。

  值得一提的是,“十五”期间,我国开始实施《中国数字地动观测网络》工程,建设了评论05个国家地动台、685个区域级测震台和32个省级区域地动台网中心。

  据介绍,汶川大地动等灾害的发生也进一步引发思考——地动观测必需为挽救生命和降低灾害损失处事。

  20评论5年6月,国家发改委正式批复了中国地动局“国家地动烈度速报与预警工程”,20评论8年工程启动实施。地动观测和地动科学数据处理惩罚从物理驱动转向数据驱动,可以到达地动后5-评论0秒就发出地动警报。

  “当前许多国家监测地动信息,还是接纳自动算法与专业人员人工计算相结合的方式,这就要求地动监测人员24小时待命。”朱慧宇介绍,当实际地动数据进入课题组研发的人工智能系统,系统不只能准确估算出地动的位置、深度、震级和震源机制等参数,还能实时演示地动活动空间图像。

  同时,系统有深度学习能力,能按照数据库中汇集的上百万个地动资料,结合地动学理论,快速处理惩罚正在发生的地动数据。“科技的力量正催生地动科学领域的新业态,带来防震减灾领域的技术革命。”朱慧宇感慨。

  “提高地动预测预警的准确性,,需要密集的高频监测数据收罗和实时处理惩罚,现有的人机结合工作模式已不适应这一要求。”针对此课题成果,中国地动局科技与国际合作司司长车时评价说:“该成果为地动监测、预测预警业务实现快速、高效的智能化转型提供了坚实基础。”

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|  2021-03-30发布  |   次关注    收藏

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