地震监测 跨越千年的科学“接力”
地震监测 地震是破坏力较大的自然灾害之一。地震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132年(东汉顺帝阳嘉元年),张衡发明了世界第一台地震观测仪器——候风地动仪,开启了人类利用仪器观测地震的历史。
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,为地震科学带来新的曙光和可能。
采用人工智能方法,可在1秒内算出震源机制参数,摸清地震“脾气”,有效提升地震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教授课题组最新的研究成果。论文日前发表于《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15人,有14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。
地震监测需要的“神秘”参数
张捷教授介绍,地球内部运动导致板块之间相互挤压碰撞,进而造成板块内部错动、破裂,是引发地震的主要原因。地震的“时(发震时刻)、空(震源位置)、强(地震震级)”三要素是了解地震的最基本信息。但不可忽略的是,描述地震破裂的震源机制解(即震源机制参数,学界也叫震源机制解——记者注)也是破解地震信息的重要参数。
何为震源机制解?张捷解释,这是利用地震观测资料来研究地震发生时,震源处的作用力和断层错动性质,其参数包含断层走向(strike)、断层倾角(dip)、滑移角(rake)等。
摸清震源机制解,不仅可以帮助了解断层的类型,还能揭示断层在地震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震,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。也能帮助判读出是地震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、沿岸区域的地震,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1938年地震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震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,世界各地地震监测台网在地震速报信息里,只有发震时刻、震级、地点和深度,并不包括震源机制解。
他补充说,地震发生时,地震波信号传到地震台网,专业人员采用理论算法处理地震数据。但往往在地震发生几分钟或更长的时间后才能报出震源机制解。3-10分钟后,地震往往已经造成破坏。
2004年,里氏9.3级印度洋大地震引发强烈海啸,席卷了包括印度尼西亚、斯里兰卡、马尔代夫等国,造成了巨大人员伤亡和财产损失。震后15分钟,海啸最先到达印尼,但却没有预警,最后造成14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震是逆冲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,张捷课题组就利用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),利用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震波形图,用于训练人工智能网络。之后将实际地震波形数据输入到训练好的人工智能网络中,从而输出地震震源机制解。“地震发生后,实际地震数据进入人工智能系统,不到1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震局地震预测研究所基本科研业务费实验场项目和国家重点研发计划项目“地震预警新技术研究与示范应用”的资助。
地震监测,跨越千年的科学“接力”
关于地震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……”根据《后汉书·张衡传》记载,张衡发明的地动仪利用了惯性摆的原理。古人实现了用聪明智慧“感知”地震。
中国地震局信息技术学科组顾问、地震预测研究所研究员陈会忠在撰文指出,在地动仪发明之后的几个世纪里,世界上均无关于地震观测仪器方面的记载。19世纪中叶开始,随着西方国家和日本相继研制了定量记录地面运动的地震仪,地震监测仪器与监测方式不断更新。
1966年3月,河北邢台地区相继发生6.8级和7.2级多次强烈地震。当时,我国的地震台均为人工值守,像邢台这样的大地震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,我国地震台网开始打造国家基本台站和区域地震台站相结合的布局。自主研发的系列地震仪器和地震台站的建设,增强地震监测的能力,也为各级政府提供地震信息服务。
同时,世界上多个地震频发的国家纷纷建立针对特定工程、特定城市等的地震预警系统。“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、台网地震监测,地震科学不断进步。”张捷教授课题组成员、博士后朱慧宇介绍。
值得一提的是,“十五”期间,我国开始实施《中国数字地震观测网络》工程,建设了105个国家地震台、685个区域级测震台和32个省级区域地震台网中心。
据介绍,汶川大地震等灾害的发生也进一步引发思考——地震观测必须为挽救生命和降低灾害损失服务。
2015年6月,国家发改委正式批复了中国地震局“国家地震烈度速报与预警工程”,2018年工程启动实施。地震观测和地震科学数据处理从物理驱动转向数据驱动,可以达到地震后5-10秒就发出地震警报。
“当前许多国家监测地震信息,还是采用自动算法与专业人员人工计算相结合的方式,这就要求地震监测人员24小时待命。”朱慧宇介绍,当实际地震数据进入课题组研发的人工智能系统,系统不仅能准确估算出地震的位置、深度、震级和震源机制等参数,还能实时演示地震活动空间图像。
同时,系统有深度学习能力,能根据数据库中汇集的上百万个地震资料,结合地震学理论,快速处理正在发生的地震数据。“科技的力量正催生地震科学领域的新业态,带来防震减灾领域的技术革命。”朱慧宇感慨。
“提高地震预测预警的准确性,需要密集的高频监测数据采集和实时处理,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,中国地震局科技与国际合作司司长车时评价说:“该成果为地震监测、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。”
“地震发生后,每一秒都万分宝贵,尽早报出震源机制解,能向地震波还没到达的地区预警,为公众采取防护措施、政府确定救援方案抢出时间。”朱慧宇举例,如果人们能在地震发生前3秒收到预警,伤亡人数可以降低14%;如果提前10秒发布预警,伤亡人数可以降低39%。
“1秒”的演进
听上去很轻松的“1秒”,这项黑科技背后是科研人长期的探索和坚守。
张捷教授于1981年考入中国科学技术大学,获地球物理学学士,在麻省理工学院获地球物理学博士学位。长期致力于地球物理石油勘探、地震监测、生物医药等领域的科研与技术创新。在他看来,科研并非一蹴而就,无论经历多少困难,都要始终坚信从事科研工作的价值观。
早在2014年,张捷课题组就与中国科大计算机学院教授陈恩红课题组合作,用互联网搜索引擎技术,在研究区域事先建立庞大的波形数据库,通过快速搜索算法实现对波形的快速匹配,实现快速报出数据库里存好的震源机制解。
该论文发表在《自然-通讯》上。随后,方法在四川、云南投入地震监测,成为当时最先进的震源机制解速报技术。
但这一方法受数据库约束,难以应用于范围较大的地震监测区域。课题组开始了又一轮攻关,不断完善系统准确性和可靠性,这一深耕,又是7年。
在最新成果中,课题组首次利用人工智能方法,利用深度机器算法,适用于大区域地震监测。
但在某个区域,历史地震样本不够,如何保证机器学习知识的充分性?朱慧宇解释,课题组采用理论计算数据做训练样本的方法,能够解决这一问题,让系统更聪明,还会验算。
“平时,老师不断鼓励我们参加各种国际学术会议,除了分享我们新的进展外,也能了解国际行业前沿动态,哪怕每天只花一小时学习别人的成果,也很有用。”课题组研究生王函说。
其实,2018年,张捷教授团队就与中国地震局合作完成“智能地动”人工智能地震监测系统,系统已在云南、四川的地震实验场试用。基于评估结果,“智能地动”系统与专业人员人工计算处理的结果非常接近。
科研探索永无止境。去年,运用人工智能技术,课题组又进一步实现在两秒内推算出震源机制解。朱慧宇介绍,近期,“1秒算出震源机制解”的黑科技就将在“智能地动”系统上试运行。
正如课题组研究生张基所言,团队小伙伴们注重科研的实际应用问题,每次得出的新方法,都需要在实际数据中进行反复测试验证,确保让新方法能够分析并解决实际问题。
在张捷看来,任何一项科研工作都应该聚焦“创新”二字,学生不能像上课学习那样依赖老师,必须敢于探索未知领域,肩负起科研创新的使命。
平时,张捷常对第一次尝试科研的学生说:“你要坚信,你是世界上第一个做这个课题的人,你能告诉全人类这个问题是怎么回事!”
2021年03月23日 12 版跨越千年的科学“接力”
标签: 地震监测
相关阅读
404 Not Found
精彩推荐
404 Not Found
阅读排行
404 Not Found
相关词
- 《原子之心》发布首个DLC敌人前瞻预告 今年夏季发售
- 广西来宾市市场监管局开展药品不良反应监测有成效
- 四川省遂宁市蓬溪县市场监管局开展“儿童用品安全行”主题宣传活动-要闻速递
- csgo开箱秘籍是什么?csgo开箱小技巧了解一下
- 报道:双星新材董秘回复:短期波动受到多种因素影响,因坚定自身而努力发展,公司持续深耕新材料发展,积极调整产品结构
- 双星新材董秘回复:公司一直在不断优化产品结构,对普膜产品持续结构调整
- 贝云科技“点亮”伦敦设计双年展 LUZENSE探索“情绪照明”
- csgo能不花钱开箱子吗?csgo一周可以掉落几个箱子?
- 《影子武士3:最终版》发布新版本更新 改善整体视觉效果
- 云南:总投资1916.75亿元,141个新项目完成签约|全球热资讯
- csgo开箱子网址有哪些?csgo能在手机上开箱子?
- 焦点报道:2023中国·天门服装电商产业峰会将召开
- 海泰新光董秘回复: 公司第一代产品没有在市场上进行大量推广,这是与公司的产品和市场定位有关|热点在线
- csgo可以去哪开箱?csgo公认最好的开箱平台介绍
- 事关耕地红线!浙江推进“进出平衡” ,严控一般耕地转为其他农用地
- 焦点简讯:金桥信息(603918)6月8日14点41分触及涨停板
- 祥生医疗董秘回复: 祥生医疗主营业务为超声医学影像设备研发、制造和销售
- 环球速看:海南昌江一湿地公园首次记录到六只紫水鸡幼崽同框
- csgo开箱子钥匙如何获得?csgo怎么得到箱子?
- 无人机巡视、红外测温…… 上海电力“设备主人”护航高考 快消息
- 全球关注:港元拆息普遍上升 一周及两周利率结束六连跌
- 中国科传(601858)6月8日14点44分触及跌停板|环球滚动
- csgo手机开箱子可行吗?csgo开哪个箱子划算?
- 《麦登橄榄球24》Steam页面上线 游戏暂不支持中文
- *ST京蓝(000711)6月8日14点44分触及涨停板 每日消息
- 法国反对北约在日本设立办事处
- csgo开箱见金必中吗?csgo良心开箱网站分享
- 焦点快看:广东:向海图强 激发蓝色经济新动能
- 上海市历史博物馆与俄罗斯国家历史博物馆签订友好合作备忘录
- 河北井陉:保护古村风貌 留住乡愁古韵
- 日播时尚(603196)6月8日14点35分触及涨停板
- 泉峰汽车: 公司控股股东及一致行动人自公司上市以来从未减持公司股票|全球讯息
- csgo全球开箱网站有哪些?csgo开箱靠谱吗?
- 每日热议!75年后,新疆考古第一人黄文弼《罗布淖尔考古记》崭新再版
- 天天新消息丨星火成炬 | 此去,桃李满天下!
- 第七届平遥国际电影展面向全球征集华语剧本项目 天天快报
- 全球热文:洪都拉斯总统特别助理:期待访华增进双边关系
- “新歌唱新疆”巡演首场在乌鲁木齐举办
- 四书五经指什么 四书五经指什么生肖?
- 深圳阳光整形美容医院怎么样_是三甲医院吗
- 手机评测排名2022:不同价位段中的最佳选择
- 海泰新光董秘回复: 谢谢您对公司的持续关注,也感谢您对公司的理解和支持-播报
- csgo开箱回本率是多少?csgo开箱微信支付在哪里?
- 向海图强!海洋经济“扬帆远航”-今日热搜
- csgo开箱梗是什么?csgo怎么批量开箱?
- 每日看点!更宽敞!我国新一代载人飞船可坐7人,将实现回收技术
- 微信群待办怎么发 微信群待办怎么发起-天天微速讯
- csgo开箱玄学有哪些?csgo开箱看见金了必出吗?
- Win11永劫无间蓝屏出现应该如何应
- 雾霾蓝连衣裙配什么鞋子 雾霾蓝连衣裙搭配什么鞋子-世界讯息
- 深圳友华普惠眼科怎么样 手术案例效果证明一切_全球实时
- 每日热文:通讯:“中国为我打开机遇之门”——一个洪都拉斯青年的中国情缘
- csgo开箱多少钱一个?csgo开箱模拟器推荐
- 日本民众举行抗议活动 反对政府排放核污染水入海_环球时快讯
- 离婚协议书的格式 离婚协议书的格式怎样写图片
- 潘功胜:中国坚持稳健的货币政策是金融周期相对稳健的原因-短讯
- 全球要闻:普通话手抄报内容大全_普通话手抄报内容精选
- CPU蓝屏一进系统就重启该如何解决
- 热点评!公安部交管局公布近期三轮车肇事肇祸典型交通事故案例
- 海南司机 今日高考英语听力考试期间途经考点禁止鸣笛-世界视点
- 长三角铁路端午小长假预计发送旅客1500万人次
- 妄想山海营地怎么升级(妄想山海营地如何升级) 环球即时看
- 什么是新零售的前端表象(新零售的表现形式)
- 怎样快速去黑眼圈_怎么去除黑眼圈|世界聚看点
- api-ms-win-core-bicltapi-l1-1-0.dll文件丢失如何修复?|热点在线
- xmllite.dll文件被破坏怎么办|天天微动态
- 一公顷等于多少平方千米_等于0.01平方分米
- 星球神偷官网在哪下载 最新官方下载安装地址
- 今日热搜:和平精英第十周任务怎么完成 任务完成技巧方法详解
- “国企领导牵手门”最新进展:牵手门涉事女子已被停职并接受调查
- 如何解决msprivs.dll报错丢失问题 环球热头条
- 前沿资讯!英语四级多少分及格_英语四级简介
- 灵显第一季_关于灵显第一季介绍 焦点日报
- 国服csgo如何开箱?csgo国服开箱方法介绍
- 河南省开封市龙亭区市场监管部门就定量包装茶叶过度包装问题开展专项检查和行政指导
- 天天速读:安徽省市场监管局推进法治政府建设结硕果
- 7b蓝屏怎么解决
- 新知青_关于新知青简介
- 深圳思莉医疗美容门诊部怎么样 真实情况在线获取-全球播报
- 新石器_关于新石器简介 环球热点
- csgo去哪开箱?csgo新人玩家开箱攻略
- 端午假期火车票6月8日开售,年轻人寻找下一个“淄博”
- 视焦点讯!童年好词好句好段_童年好词好句好段总结
- 老火靓汤的做法_教你做五种最简单的广东老火靓汤
- 遗憾!河南一考生因迟到未能进入考场 老师考场外安慰
- 当前动态:元宵节吃汤圆和元宵是一样的吗_元宵节吃汤圆和元宵介绍
- 老六爱找茬什么时候出 公测上线时间预告
- 中国石油大学辟谣!|全球新动态
- 小房子简笔画涂色(小房子简笔画) 天天看热讯
- 万宁市气象台发布雷电黄色预警【Ⅲ级/较重】【2023-06-08】 最新资讯
- 重庆璧山区扎实开展政府质量管理奖培育、评选、管理工作
- 世界讯息:小女巫奥莉维亚的魔法商店官网在哪下载 最新官方下载安装地址
- 比亚迪推出10万元内新SUV车型 焦点热议
- 世界速看:公共 | 河北省石家庄市井陉县文旅局关爱未成年由“送文化”到“种文化”传承优秀文化
- 环球短讯!剑影寻光官网在哪下载 最新官方下载安装地址
- 河南省渑池县持续优化营商环境激发经营主体活力_今日快看
- 四川省市场监管局全力助推个体私营经济高质量发展 聚看点
- 旅游 | 河东文旅精品“引燃”美丽深圳 环球热文
- 国家金融监督管理总局:要真正实现金融监管“全覆盖 无例外”-焦点播报
- “第一生育大省”广东作部署:支持有条件地区发放育儿补贴 全球信息
- 坐竹筏被筏工索要红包?广西阳朔:景区公司暂停涉事人工作2个月
- 天天速读:两部门印发通知:举办全国和美乡村篮球大赛
- 向海图强!海洋经济“扬帆远航”_环球讯息
- csgo国服不能开箱子吗?csgo国服开箱子详细介绍
- wmvdspa.dll损坏修复方法
- 如何解决出现olepro32.dll加载错误的问题
- Win7运行Wegame蓝屏出现该怎么应对
- 天天要闻:实控人被列入失信被执行人名单,加加食品的股价持续下跌
- storport.sys蓝屏无限重启应该如何应对
- 潘功胜回应汇率波动:我国外汇市场将有条件保持较为平稳运行状态
- 德阳市旌阳区人大常委会调研区农村集体经济发展情况
- 新疆皮山机场新建工程选址报告获中国民航局批复 环球速看料
- 每日观点:政府当“红娘”,企业来“相亲” 这场产销对接会为四川纺织服装产业送福音
- 德阳市旌阳区双东镇“三强化”提升基层人才能力|世界快消息
- 浙江空管分局首次建设完成国产化导航台设备
- 顶烈日 战高温 什邡公安交警为高考保驾护航
- 世界微资讯!线上线下齐发力 全民共享“四川非遗购物节”
- 世界快讯:移动廊道亮相广州白云机场 为远机位乘机旅客撑“伞”
- 天天快看点丨海南海洋乐园大盘点~别收藏,我怕你玩不过来
- 山东机场:强化“四心宣讲”奏响“空港乐章”|每日动态
- 天津航空:为旅客提供安心的出行保障
- 【环球播资讯】南充蓬安:护航高考 交警同行
- 南充顺庆:爱心助考 “电”亮未来
- 环球热资讯!emulator64.dll丢失如何修复
- PEX启动蓝屏出现应该如何应对 世界简讯
- 践行“绿水青山就是金山银山”通过设立巡逻队来禁止渔民非法采集珊瑚 并吸纳渔民进入景区就业|环球微头条
- 2023年6月大学生村官考试公告汇总
- 环球快报:生存冒险游戏《血清》新预告 支持简体中文
- 天天最资讯丨应急管理部:今年以来生产安全事故起数和死亡人数持续下降 但重特大事故有所反弹
- 微动态丨威高骨科:脊柱、创伤、关节三大领域全部集采并落地执行
- 康泰医学:暂无脑机接口相关产品
- 士兰微:65亿定增获证监会批文 IDM龙头加速汽车芯片产品升级
- 李云泽:下好风险前瞻防控先手棋 以更加主动态度应对风险隐患-全球今亮点
- 全球热讯:中级经济师《金融》每日一练(2023.06.08)
- 腾讯《无畏契约》国服今日终测 20名英雄爽玩 天天报资讯
- 永远杀不完 任天堂发布《塞尔达》历代总BOSS加农集锦_焦点速读
- 世界新资讯:君禾股份:未来预期随着海外库存消耗及消费市场逐步复苏 水泵主业会呈现复苏反弹
- 2023山西太原市古交市招聘社区专职社工体检和考察公告_天天时快讯
- 易纲:坚决把绿色金融工作摆在突出位置,实现“3060”目标需要胡萝卜加大棒
- 2023年山东泰安肥城市城市社区专职工作者招录进入面试范围人员递补名单(第三批)_时讯
- 每日看点!隔夜SHIBOR报1.3390% 下降6.50个基点 7天SHIBOR报1.8500%
- 世界快播:华菱钢铁:目前废钢资源相对稀缺成本较高,长流程炼钢更具经济性
- 全球消息!易会满:进一步打通痛点堵点,为机构投资者入市创造更加有利环境
- 《神秘岛》开发商新作《苍穹乾坤》使用AI辅助开发 引众筹者不满
- 天天头条:五大行再次下调存款利率
- 客人去哪了?五一后各地餐饮生意直线下滑,突然就没人了
- 当前快看:理想汽车在青岛成立销售公司
- 潘功胜:中国稳健金融周期为经济和金融市场运行提供适宜环境
- 美国社交电商再起波澜:TikTok商城开张,Meta却要闭门做生|今日快看
- 世界快资讯:上海再保险“国际板”正式启动