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地震预测将如何成为现实?需要什么样的技术来了解地球表面下发生的事情?这类问题正是美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、宾夕法尼亚州立大学和美国地质调查局的一组专家正在努力解决的问题,生命正处于危险之中。

平均而言10000人死于地震,每年至少发生一次8级地震。除了火灾和洪水等一系列致命后果之外,地震还可能导致建筑物倒塌、天坑形成、引发山体滑坡,并引发毁灭性的海啸冲向陆地。

地震的真正威胁

对于许多人来说,地震似乎看起来似乎不是那么重要,但历史已经证明了他们摧毁了整个人口的潜力。这历史上最致命的地震中国1556年袭击了史基,估计有83万人被杀。

最近,在2010年,幅度7地震死亡海地222,570人,人们伤害了300,000人,增加了130万。并于2004年,印度尼西亚的苏门答腊省的幅度9.1级。在地震和随后的海啸之后,227,898人死亡或失踪,近200万流离失所。

Richter Scale基于其强度和持续时间的大小分类地震,如在地震仪的振荡中所记录的。任何数量幅度为8或更高的归类为一个主要地震。供参考,衡量的最强烈的地震是1960年智利沿岸的9.5。

科学家可以预测地震吗?最简洁的答案是不。大多数地震撞击了太平洋的rim火戒指的地方,在哪里有大部分世界火山活动也发生在断层带。断层带是地球构造板块相互摩擦和碰撞的地方。

这些碰撞发生得很慢,随着时间的推移,巨大的压力逐渐积累起来。当两个板块之间的张力释放时,能量以地震波的形式逸出,传播到地表,造成我们在几英里以上感受到的震动。由于构造板块受到挤压或拉伸,地震也会发生在远离断层带的地方。

2010年发生在海地的地震造成222570人死亡,30万人受伤,100多万人流离失所。

那么,为什么我们不知道如何预测地震呢?真正了解地震的力学是极具挑战性,因为地球是不透明的。地质学家不能简单地看看表面看看构造板如何互动,天文学家可以使用望远镜观察天堂的方式。

这种观察障碍是地震预测是如此有问题的原因的一部分。目前我们目前无法以确定性或准确性预测地震,尽管观察似乎有用的指标(如先前的地震,行星对齐,月阶段,潮汐和动物行为)。

用机器学习来预测地震

地球物理主义者保罗•约翰逊洛杉矶阿拉莫斯国家实验室,宾夕法尼亚州立国科学教授克里斯Marone而且其他研究人员正在使用机器学习来推进地震科学,并为地震预测创造模型。

在从地震观测中获得的多种数据形式中,有一种是由构造板块间摩擦产生的声波数据。在这种机器学习的新用途出现之前,地震事件中收集的很多数据——尤其是声波数据——都被忽略了,因为这些数据太多了,人类根本无法理解。但是有了机器学习,地球物理学家可以使用100%的数据。

为科学制造地震

在克里斯·马隆(Chris Marone)在宾夕法尼亚州立大学地球科学系的实验室里,研究人员正在使用一台地震机器,这种机器可以在巨大的压力下摩擦花岗岩,这样他们就可以通过摩擦产生、记录和分析声波数据。

研究人员使用模拟地震的声学数据来生成预测算法。

研究人员将这些模拟地震的声学数据输入计算机,计算机可以根据地震强度生成预测算法。这些算法将被用来进行预测,然后将预测结果与实际结果进行比较。

当研究人员能够根据以前的数据预测该机器的下一次地震时,实验室取得了第一个重大突破。

可伸缩摩擦作为地震预报器

模仿该领域的实验室实验的麻烦是地震不一定在人类一生中发生和重复。特定位置的主要地震可能只打击每50,100或1000年,这使得测试预测模型非常困难。

研究人员决定研究一种被称为“缓慢滑动”的板块运动。在这种运动中,板块相互摩擦的缓慢活动会持续数天、数周或数月,而不像强烈的地震事件会突然发生,持续数分钟。

当研究人员能够预测该机器的下一次地震时,实验室取得了第一个重大突破。

接下来,研究人员观察到了温哥华岛下面的慢滑事件。很明显,在实验室中开发的数据模型似乎与现实生活中的观察结果相平行。研究人员使用在温哥华收集的数据集,在实验室中使用相同的练习方法,创建了一个新的机器学习模型。

机器型号培训约10到15个事件。然后它应用于它尚未见过的新数据集。值得注意的是,算法可以准确地预测事件的滑动时间和位移。

地震预测的未来

当地质学家谈到地震预测时,他们指的是提前预测地震发生的时间、地点和震级,以便进行人员疏散的能力。

这项研究目前还不能挽救生命,但参与该项目的人满怀希望地认为,他们正在以一种重要的方式推进地震科学。因此,地震预报科学也应该得到发展。

创建可以应用于世界各地各个地点的不同类型事件和板式运动的地震预测模型仍然是一个遥远的目标。在未来十年内,我们仍然可能无法准确预测地震,但我们可能能够更准确地识别它们在击中后的Quakes的前体。

我们才刚刚开始触及机器学习能力的表面。随着研究人员继续使用这种新工具,精确的地震预测可能最终成为现实。

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