Землетрясения станут предсказуемы, благодаря искусственному интеллекту

2 424 просмотра
Об авторе

Землетрясение

Осенью 2010 года в Новой Зеландии, на одном из маленьких островных городов Крайстчерч, был собор в английском стиле на главной площади. Он прекрасно смотрелся на фоне усаженной деревьями реки Эйвон и гор поодаль. В соборе можно было взять на память послание мира и прицепить, например, дома на пробковую доску. Спустя три месяца собор Крайстчерча разрушился и развалился, его шпиль рухнул на землю. Город был буквально уничтожен, 185 человек погибли вследствие землетрясения магнитудой 6,3.

Увы, землетрясение Крайстчерч 2011 года лишь один пример из десятков, которые потрясли мир в последние годы. И многие из них были намного разрушительнее. Самым катастрофическим, пожалуй, было землетрясение силой в 9,0 баллов, которое произошло на севере Японии в марте 2011 года и привело к катастрофе на ядерном реакторе Фукусимы. В прошлом году в Непале 7,8-бальное землетрясение разрушило город Катманду и унесло жизни 9000 человек. 7,0-бальное землетрясение в Гаити в 2010 году погубило 220 000 человек и оставило без жилья еще 64 000.

Землетрясение

Хаос, который сеют движения земной коры, заставляет нас чувствовать себя крошечными среди обширностей пространства и времени; землетрясения меняют нашу жизнь, но для планеты это лишь небольшие изменения положения тектонических плит, непрерывный процесс на протяжении миллионов лет. Самое неприятное во всем этом то, что мы практически ничего не можем сделать, чтобы совладать с землетрясением — разве что с его последствиями.

Но что, если бы мы могли сделать больше? Что, если бы мы знали, когда и где очередное землетрясение решит потревожить город, и у нас было время подготовиться? Ученые работают над методами прогнозирования землетрясений, которые сочетают физику полупроводников с искусственным интеллектом. Компонент физики известен как механизм сцепления литосферы-атмосферы-ионосферы.

Чего-чего?

Всем известно, что атмосфера — это большой пузырь кислорода и других газов вокруг Земли (и он позволяет нам дышать). Литосфера — это твердый наружный слой планеты, состоящий из земной коры и верхней мантии (по которому мы ходим). Ионосфера — это верхний слой атмосферы, над тропосферой и стратосферой, перемежающися с мезосферой и термосферой. Возможно, вы никогда о ней не слышали, но на самом деле она очень важна для нас.

Солнечное излучение в ионосфере передает так много энергии атомам, что их электроны готовы отделяться. Эти электроны ведут себя как свободные частицы, и атомы становятся ионами, принимая положительный заряд. Помимо того, что ионосфера выступает важной частью механизма прогнозирования землетрясений, о котором мы говорим, ионосфера важна, поскольку этот слой атмосферы отражает электромагнитные волны обратно на Землю и позволяет работать радиосвязи. Ионосфера уменьшается и расширяется в зависимости от количества излучения, которое получает от солнца, поэтому ионосфера в определенной области будет всегда больше днем и меньше ночью.

И как это связано с землетрясениями?

За несколько дней до землетрясения почва под напряжением выпускает больше газов, особенно бесцветный и не пахнущий ничем газ радон. Радон увеличивает степень ионизации атомов в ионосфере, и получившиеся ионы притягивают молекулы воды. Этот крупномасштабный процесс конденсации выпускает тепло, которое ученые могут обнаруживать в форме инфракрасного излучения.

Землетрясение

В апреле 2015 года землетрясение в Непале было ретроспективно проанализировано на предмет данных сцепления литосферы-атмосферы-ионосферы. Ученые обнаружили всплеск инфракрасного излучения в ионосфере над эпицентром землетрясения за три дня до того, как это произошло, и похожие всплески за восемь дней до афтершока. Над Японией была повышенная ионизация при землетрясении Тохоку в 2011 году и всплеск радиоволновых выбросов близ Гаити перед землетрясением 2010 года.

Использование связи литосферы-атмосферы-ионосферы — пока очень молодая наука. Чтобы полагаться на этот метод или использовать его в качестве системы предупреждения, нужно больше данных. Как часто происходят всплески ионосферного излучения без последующего землетрясения? Почему излучение иногда достигает своего пика за три дня до землетрясение, а иногда и за пять-шесть дней? Ученым нужно изучить данные сотен землетрясений, чтобы разработать надежную модель.

Добавим искусственный интеллект

Используя силу машинного обучения, мы можем получить надежную модель прогнозирования землетрясений довольно скоро. Необходимо собрать достаточно исторических данных, связывающих ионосферную активность с землетрясениями, и на их основе разработать шаблоны, которые можно будет сопоставлять с данными в режиме реального времени. Огромный объем данных, которые необходимо проанализировать, было невозможно обуздать до появления современного распознавания образов. Суперкомпьютеры вроде IBM Watson просеивают терабайты данных в кратчайший срок, за две минуты делая работу, на которую у людей ушли бы недели.

Компании вроде GeoCosmo и Terra Seismic работают над алгоритмами прогнозирования землетрясений, которые интегрируют данные связи литосферы-атмосферы-ионосферы с соответствующими показателями вроде изменения уровня грунтовых вод и проводимости почвы. GeoCosmo точно спрогнозировала двадцать различных землетрясений в Северной и Южной Америках за семь дней до их появления. Компания интегрирует приложение для телефонов в свою систему; Cellphone Sensor Project отправляет данные, которые собираются магнитометрами телефонов, составляя, таким образом, карту силы магнитных полей вокруг. Компания ставит задачу использовать миллиард магнитометров в мобильных телефонах в самых сейсмически активных регионах мира.

Надежда на будущее

Когда прогремело землетрясение Тохоку, жители Токио получили минутное предупреждение по системам предупреждения о землетрясениях в Японии. Высокоскоростные поезда и заводские сборочные линии были остановлены, а людей из зданий эвакуировали. Но число погибших, по данным Национального полицейского агентства Японии, дошло до 15 891.

На сколько можно было бы уменьшить это число, если бы японцы получили три дня на подготовку, а не одну минуту? Конечно, в таком случае большая часть людей погибла бы от цунами, и даже если мы научимся предсказывать землетрясения, мы не сможем предсказать все его побочные продукты. Но надежда на спасение большого числа жизней есть.

Как говорит председатель GeoCosmo: «Полная энергия, выделившаяся во время землетрясения магнитудой 9,0, эквивалентна взрыву двух миллионов атомных бомб типа Хиросимы одновременно. Мне кажется странным с точки зрения физики, что процесс, высвобождающий так много энергии в мгновение ока, никак себя не выдаст и не сможет быть распознан до самого события».

Я не физик, но мне это кажется очевидным.

Землетрясения станут предсказуемы, благодаря искусственному интеллекту

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

25 комментариев

  1. starpiv

    Человечество давно изобрело вещи, способные убивать одновременно тысячи людей, и наконец-то додумалось (почти) до того, как предотвращать гибель также тысяч.
    Ломать – не строить, как говорится. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  2. BATOU

    Опять ИИ... Куда не плюнь... Никто еще изобрел полноценный ИИ, а куда не плюнь "ИИ сможет, ИИ решит, ИИ поможет..."
    Когда у меня будет волшебная палочка, я смогу троллей в жаб превращать... Сейчас у меня еще нет волшебной палочки, но я уже написал кучу научных работ по применению данного инструмента, и радуюсь перспективам как дитя... (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Cool

      1A++++

    • 3DPascal

      Волшебная палочка не может существовать. Для этого полноценный ИИ не нужен, а не полноценный ИИ уже есть в различных формах.

      • BATOU

        Палочка нет, а аллегория существует уже давно, как вы ее проглядели в моем комменте - загадка. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • 3DPascal

          Аллегория - это сравнение или ассоциация кого-то или чего-то с кем-то или чем-то. Волшебная палочка и ИИ не одно и тоже.

          • BATOU

            Аллегория образ художественный, образ может быть любым. Концепцию текста о палочке вы поняли, не сомневаюсь, просто захотели подискутировать о другом. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • BATOU

        Думается многие были бы непротив внедрения нового термина, который олицетворял бы феномены "неполноценных ИИ", зачатков ИИ, 1% полноценного ИИ, узконаправленных алгоритмах с тенью ИИ и т.п. Один термин, который объеденит все эти технологии и тенденции и искоренит нервозность и хаос в умах. ИИ - полноценный разнофункциональны интеллект высокого уровня, АИБДЭТМС - алгоритм использования баз данных с элементами творческой мыслителной структуры... Ну, или типа того. А то ИИ, ИИ... Каждая консервная банка сейчас ИИ... (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • 3DPascal

          Это проблема нашего языка, наш язык формировался естественным путём, в нем много недопонимании, поэтому люди по разному понимают коран или библию, есть злые исламисты, а есть мирные. Мы не можем общаться так, чтобы язык не подвергался к разночтению, как например язык программирования, физики или математики. Без всяких аллегорий, устойчивых выражений, переносных значений. Опять приходится приводить в пример Жака, но что поделаешь во многих местах его идеи подходят. https://www.youtube.com/watch?v=7CQM5KtSoYc

        • Aldo

          Я еще год назад писал комментарии идентичного содержания. Термин "ИИ" весьма конфузный, а то, что им обзывают, даже близко не соответствует понятию "интеллект". И проблема не в языке, а в пиаре. Авто с "ИИ на борту" будут продаваться куда лучше, чем авто с "алгоритмом использования баз данных". (отправлено из приложения Hi-News.ru)

          • BATOU

            Не застал ваш комментарий, зависаю тут не регулярно. Хорошо что мы это понимаем и фильтруем. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Riccard

      Еще один гуманитарий. Открой толковый словарь, и прочти, что такое ИИ. И не путай с AGI / strong AI

      • BATOU

        Нуну... Оракул вы наш... Посему и говорю что термин ИИ "ниочем", а если быть точнее, то его вторая часть "нителлект". ИИ удобный оборот речи, но не отражающий суть. Пошлю вас тоже читать: читайте что есть "интеллект", и сравните какие технологии сейчас зовут искуственным "интеллектом". Вот в чем суть. Ни одна технология, которая сейчас существует не обладает "творческим аспектом"; тупо анадиз данных, пополнение базы данных, решение задач на основе базы данных(знаний). Получаемый программой опыт, основанный на собственных ошибках при выполнении задач (взять хотя бы ориентирование в пространстве) - не есть творческая деятельность, присущая интелекту, на это и муравей прекрасно способен. Суть посылов ясна? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • BATOU

        Алгоритм с Интеллектульными Способностями - такое понятие бы куда точнее отражало то, что сейчас принято называть ИИ. Тут нн было бы противоречий. Разрабатываются технологии, реализующие в разной степени определенные способности интеллекта, или совокупность ряда способностей (анализ, сбор данных, обучение например). Но интеллектуальная способность это не есть "интеллект", а лишь часть, его составляющая. Только совокупность всех способностей интеллекта порождает полноценный "интеллект". А составляющих крайне много... И для создания полноценного интеллекта алгоритму помимо прочего необхимо внедрять систему ценносте, стимулов и функцию самовосприятия - тогда это будет уже интеллект. Дать задачку алгоритму чтобы он ее решил - это интеллект, а интеллектуальная способность. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • BATOU

          *"- это не интеллект, а интеллектуальная способность."

          З.ы.: когда уже реализуют возможность править собственные комменты... Еще 2 года назад писал. Да и не только я, постоянно люди пишут... (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • doubovitski

        Так что же такое- Искусственный Интеллект? Только без ссылок. Своими словами. Любой, созданный человеком продукт- всего лишь проекция его сознания на природу. И, пока его сознание не разберётся с природой землетрясений, ничего ни он сам не поймёт, не создаст, ни, тем более, не сумеет создать в том, что вы называете ИИ. Ибо копия (ИИ- это всего-навсего- копия сознания человека, которая по определению. всегда хуже оригинала.) не сможет сделать за человека его работу.

  3. bilif

    Самое интересное в этой статье почему-то не обсуждается.
    На стыке нескольких научных дисциплин наблюдаются эффекты, которые имеют громадные перспективы. В данном случае прогнозирование землетрясений.
    Идея использовать существующие возможности обработки данных, на мой взгляд, замечательная.

  4. romale

    Может оказаться, что и зависимости никакой нет, но данные по всем показателям конечно же надо объединять между собой... (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  5. doubovitski

    До тех пор, пока человек САМ не поймёт механизм, причины и всю математику землетрясений, никакая КОПИЯ (искусственный разум- это ведь копия, которая по определению всегда хуже оригинала), не поможет. А разобравшись, ему никакие копии уже не будут нужны.

  6. uran

    ИИ в России нужно на трон посадить, а то не только погоду и стихийные бедствия вычислить не могут, а и карстовые провалы пропускают. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • doubovitski

      А при чём тут погода и карстовые провалы? Вот если бы они подчинялись хорошо формализованным правилам и формулам, тогда и вычислять их было бы можно, и не при помощи ИИ, а с помощью простого калькулятора. Попробуйте вычислить простое- "примерно, около 2, то ли умножить, то ли возвести в степень..... " Вот когда точно будете знать эти величины, решить их будет просто. И никакой ИИ вам не подскажет, чего же вы там задумали.
      Так что, давайте, уж, сами думайте.

  7. Susuvatary

    Они хотят анализировать выбросы газа и ИК-излучения. А как быть с тем фактом, что по тихоокеанскому "огненному кольцу" очень много эпицентров землетрясений расположено под водой? В той же Японии, Индонезии, на Курилах и т.д. Через толщу океана эти маркеры могут быть отслежены?

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.