九寨溝地震真的不可預(yù)警？或許人工智能是預(yù)警地震的唯一救星

　　昨日晚間21:42分，中國地震臺(tái)網(wǎng)正式測(cè)定：2017年08月08日21時(shí)19分46秒在四川阿壩州九寨溝縣（北緯33.2度，東經(jīng)103.82度）發(fā)生7級(jí)地震，震源深度20千米。

　　8月8日晚22時(shí)07分，微博網(wǎng)友“宜賓生活播報(bào)”上傳的視頻顯示，在地震剛剛發(fā)生時(shí)，同屬阿壩州的汶川縣電視臺(tái)提前40多秒彈出預(yù)警畫面。

　　視頻顯示，正在播放的電視節(jié)目變成一段藍(lán)底白字的地震預(yù)警畫面，正在從40多秒開始進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)進(jìn)行到38秒左右時(shí)，視頻拍攝者所在房屋頂部的吊燈開始微微晃動(dòng)。

　　新京報(bào)記者連線汶川縣文化體育廣電新聞出版局，一位工作人員稱，這是最近兩三年啟動(dòng)的一套地震報(bào)警系統(tǒng)，一旦發(fā)生地震，如果震級(jí)較大，都會(huì)啟動(dòng)預(yù)警。該工作人員說，“我們已經(jīng)能感受到了，地震剛剛發(fā)生的時(shí)候，這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)反應(yīng)出來。”

　　那么，就算是有地震報(bào)警系統(tǒng)，這次也只提前了40多秒于電視臺(tái)播報(bào)出來，僅僅40秒鐘的時(shí)間讓人反應(yīng)找掩體防地震。那沒看到電視，又或者在深夜人們睡覺的時(shí)候發(fā)生地震該怎么辦呢？

　　2008年的512汶川大地震，可以說給中國留下了不可磨滅的傷痕，也使民眾對(duì)“地震”一詞談之色變。各類預(yù)測(cè)地震的方法層出不窮，其中“地震云”就反復(fù)出現(xiàn)在各類新媒體的文章中，但次次都立即被地震局辟謠，今早在網(wǎng)絡(luò)查九寨溝地震消息時(shí)，這個(gè)所謂能預(yù)示災(zāi)禍來臨的“地震云”不出所料又一次被提及了。

　　不過也由此可見人類對(duì)于這類毫無預(yù)警的災(zāi)難，有多希望可以提前獲知，拯救萬千生命。

　　難道地震預(yù)測(cè)真的無解嗎？

　　世界各地的專家們花了數(shù)十年希望挖掘出地震的有關(guān)現(xiàn)象，例如：前震、地下水化學(xué)變化，甚至動(dòng)物的反常行為，但成效甚小。后來嘗試過應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)方法也失敗了，因此Lamont-Doherty地球觀測(cè)臺(tái)的地震學(xué)家克里斯·斯科爾茨都說：“這真是讓人無從下手的難解謎題?！?/p>

　　但這時(shí)人工智能站了出來，也許AI真的是我們未來成功預(yù)測(cè)地震的救星？

　　定位受災(zāi)最重地區(qū)，將損失降低到最小值

　　地震來襲，快速找到被破壞最強(qiáng)的地區(qū)，或許能第一時(shí)間拯救出更多生命。One Concern就在研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)——在地震后的幾分鐘內(nèi)，立刻分析出受災(zāi)最重的地區(qū)是哪里。

　　那么這套算法是如何形成的呢？One Concern首先需要下載某個(gè)地區(qū)與建筑有關(guān)的樓齡、類型、建筑材料等有關(guān)的數(shù)據(jù)。之后，研究人員需要訓(xùn)練出一套能夠理解地震是如何損壞建筑物的套路。通過將這些知識(shí)和地震發(fā)生后的地震數(shù)據(jù)結(jié)合，One Concern的CEO Wani表示，他們研發(fā)的系統(tǒng)可以高效地預(yù)測(cè)出建筑物對(duì)沖擊波的反饋。

　　人工智能系統(tǒng)在評(píng)估分析后，會(huì)生成一張受災(zāi)地圖，方便救災(zāi)人員的查看，在地圖中，那些建筑物損壞最嚴(yán)重的街道和受災(zāi)人數(shù)最多的區(qū)域都會(huì)被重點(diǎn)標(biāo)注出來。之后將災(zāi)害強(qiáng)度和人數(shù)相乘，就可以估算出該立刻前往哪個(gè)地區(qū)進(jìn)行救災(zāi)。

　　Muller表示，救災(zāi)相關(guān)方面可以先用這個(gè)系統(tǒng)來配合一些地震救災(zāi)的演習(xí)，以此來訓(xùn)練他們的員工。

　　而對(duì)于那些不發(fā)達(dá)國家的地震區(qū)，因?yàn)榻ㄖ飻?shù)據(jù)的不足，研究人員采用了另外的AI策略。2015年4月尼泊爾的地震發(fā)生后，AI研究人員就訓(xùn)用了不同的方法來幫助改變地面，救災(zāi)響應(yīng)的方式。

　　比如說，在經(jīng)過人工智能軟件提前掃描后，線上的志愿者們面前會(huì)呈現(xiàn)出受災(zāi)地區(qū)的衛(wèi)星圖，之后大家一起幫助確認(rèn)哪些地區(qū)可能是有人居住的地點(diǎn)。如果志愿者的判斷和AI系統(tǒng)判斷的是一樣的，那么這些地區(qū)就會(huì)標(biāo)注出來，以待救災(zāi)專業(yè)人員再進(jìn)行審查。

　　目前已有兩個(gè)之前沒有被識(shí)別出來的村莊被地面救災(zāi)人員發(fā)現(xiàn)了，并及時(shí)到場(chǎng)給予了救災(zāi)支援。

　　20：1的時(shí)間差內(nèi)秒速預(yù)測(cè)地震

　　洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室的地球物理學(xué)家保羅·約翰遜曾表示：“如果你聲稱自己在預(yù)測(cè)地震方面取得了進(jìn)展，別人會(huì)說你大概是傻了”。

　　但是，技術(shù)改進(jìn)后的機(jī)器運(yùn)算和超級(jí)計(jì)算機(jī)，以及存儲(chǔ)和處理大量數(shù)據(jù)的能力，都讓約翰遜的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)人工智能方面的新突破。正在跟幾個(gè)研究機(jī)構(gòu)合作的約翰遜還說：“如果時(shí)光倒退十年，我們還不可能做到這一點(diǎn)?！蓖ㄟ^更復(fù)雜的計(jì)算，他和他的團(tuán)隊(duì)正在嘗試去做一件從來沒人做過的事：給機(jī)器輸入原始數(shù)據(jù)——這些數(shù)據(jù)都來源于實(shí)驗(yàn)室實(shí)地模擬地震事件發(fā)生前期中期后期，并且都經(jīng)過大量的采集。然后他們采用算法篩選數(shù)據(jù)的方式，機(jī)器學(xué)習(xí)除了實(shí)驗(yàn)室模擬，他們還開始使用原始地震數(shù)據(jù)中的實(shí)際溫度信息進(jìn)行進(jìn)行同類型的機(jī)器學(xué)習(xí)分析。

　　這與科學(xué)家們以往預(yù)測(cè)的方式不同，過去通常使用“地震目錄”中處理過的地震數(shù)據(jù)來尋找預(yù)測(cè)線索。數(shù)據(jù)集僅僅包含地震震級(jí)、位置和時(shí)間，而忽略了其他很多信息。與此不同的是，約翰遜的機(jī)器算法或?qū)⑹叭≈匾念A(yù)測(cè)標(biāo)記。

　　約翰遜的合作伙伴—賓夕法尼亞州立大學(xué)的地球物理學(xué)家克里斯·馬羅內(nèi)已經(jīng)與約翰遜在地震模擬器運(yùn)行實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了部分實(shí)驗(yàn)。模擬器可以隨機(jī)生成地震模式并生成開源機(jī)器學(xué)習(xí)算法的數(shù)據(jù)，且系統(tǒng)取得的結(jié)果也十分驚人。

　　“吱吱聲和摩擦聲”隨著模擬的構(gòu)造板的時(shí)間推移不斷發(fā)生，從而通過計(jì)算機(jī)算法在聲學(xué)數(shù)據(jù)中拾取到可靠信號(hào)。隨著人造地殼系統(tǒng)更接近模擬地震，該算法可以以非常具體的方式揭示這些噪聲的變化。這意味著約翰遜可以隨時(shí)任意確認(rèn)這個(gè)聲學(xué)信號(hào)，以確定地震可能發(fā)生的時(shí)間。

　　例如，如果模擬地震將在20秒內(nèi)發(fā)生撞擊，研究人員可以分析信號(hào)并在一秒內(nèi)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地震。不過，目前約翰遜團(tuán)隊(duì)只是追求一種估算地震的時(shí)間的方法，并不能估測(cè)到地震的大小。可見預(yù)測(cè)地震的大小將是一個(gè)更加棘手的問題。

　　雖然大自然與模擬實(shí)驗(yàn)室相比，要復(fù)雜的多，不過人工智能已然做到其他技術(shù)無法完成的事情。

　　為何人工智能是預(yù)測(cè)地震的最佳助手呢？

　　對(duì)于地震這類微觀前兆很多的災(zāi)害，會(huì)涉及地殼運(yùn)動(dòng)、磁場(chǎng)、重力甚至是地下水化學(xué)成分的變化，這些數(shù)據(jù)或現(xiàn)象都要專業(yè)儀器的不間斷監(jiān)測(cè)，可見數(shù)據(jù)量會(huì)多么驚人，這對(duì)于大數(shù)據(jù)的分析任務(wù)就特別重了。

　　此時(shí)，大數(shù)據(jù)加云端服務(wù)就是最佳拍檔，能夠全面分析微觀前兆。

　　再加上日本京都大學(xué)一個(gè)研究小組宣布，利用一種新方法有望提前1小時(shí)至20分鐘預(yù)測(cè)7級(jí)以上大地震。該研究小組調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，大地震發(fā)生前震源上空的電離圈電子數(shù)有異常增加的情況，據(jù)此斷定大地震發(fā)生，如果該論斷屬實(shí)，那么傳感器不需要深入地下也可實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)。

　　此外，MIT人工智能實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)發(fā)明一套算法，通過600個(gè)小時(shí)的視頻對(duì)該算法進(jìn)行訓(xùn)練后，它已經(jīng)能夠?qū)酉聛?秒出現(xiàn)的目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)。如果加強(qiáng)算法強(qiáng)度，將地球至今的運(yùn)動(dòng)軌跡輸入系統(tǒng)，提高其成功率以及延長預(yù)測(cè)的時(shí)間，那正確預(yù)測(cè)碰撞的時(shí)間點(diǎn)也將指日可待了？