Сеизмологът от Станфорд Грегъри Бероза беше пазарувал един ден, когато чу песента, която не разпозна. Затова той извади смартфона си и използва популярното приложение Shazam, за да идентифицира мелодията.
Shazam използва алгоритъм, за да намери „акустичния пръстов отпечатък“ за дадена песен - частта от песента, която я прави уникална - и я сравнява със своята база данни за песни.
Ами ако Бероза се зачуди, той може да използва подобна техника за идентифициране на земетресения?
От години сеизмолозите се опитват да идентифицират „микротресения“ - толкова трудни, че дори не се регистрират в традиционните инструменти за измерване. Идентифицирането на микротресения може да помогне на учените да разберат поведението на земетресението и потенциално да им помогне да прогнозират опасни сеизмични събития.
Подобно на песните, земетресенията също имат пръстови отпечатъци.
„Земната структура се променя много бавно, така че земетресенията, които се случват близо един до друг, имат много сходни вълнови форми, тоест те разклащат земята по почти същия начин“, обяснява Бероза.
С течение на времето изследователите създадоха бази данни за пръстови отпечатъци от земетресение, за да идентифицират движенията на земята, които може да са микротресения. Когато възникне движение на земята, сеизмолозите могат да използват базата данни, за да видят дали тя съвпада с някой известен пръстов отпечатък от земетресението. Но използването на тези бази данни е бавен процес и сеизмолозите често се опитват да четат огромни количества данни в реално време.
„Можете да си представите, ако се опитвате да сравнявате всички времена с всички останали времена 365 дни в годината, 24 часа в денонощието, бързо става много голяма работа“, казва Бероза. "Всъщност става невъзможно голям."
Как работи FAST (Stanford) (Stanford) Но Бероза разбра, че алтернативен четец за пръстови отпечатъци на микроквакей, базиран на Шазам, може да има потенциал да свърши работата почти незабавно.
Сеизмологът нае трима студенти с опит в изчислителната геология, за да създаде алгоритъм. Заедно екипът излезе с програма, наречена Fingerprint and sličnost Thresholding (FAST). Акронимът му е подходящ: FAST може да анализира седмица на непрекъснати сеизмични данни за по-малко от два часа, 140 пъти по-бързи от традиционните техники. За разлика от традиционните бази данни, FAST използва пръстови отпечатъци, за да сравнява „като с подобни“, като изрязва процеса на загуба на време за сравняване на всички земетресения с всички други земетресения.
Резултатите от работата на екипа бяха публикувани наскоро в списанието Science Advances .
„Потенциалното използване [на БЪРЗО] е наистина навсякъде“, казва Бероза. „Може да е полезно да откриете земетресения по време на последващите секцио (по-малките земетресения, които често следват по-голямо], за да разберете процеса, при който едно земетресение води до друго земетресение.“
Също така може да бъде полезно за разбиране на „индуцирана сеизмичност“ - малки земетресения, причинени от човешкото поведение. Често срещана причина за предизвикана сеизмичност е инжектирането на отпадни води, при което замърсената вода от сондаж за нефт и газ се изхвърля чрез инжектиране в дълбоки подземни кладенци. Смята се, че инжектирането на отпадни води е причината за най-голямото земетресение, предизвикано от човека в историята на САЩ, земетресение с магнитуд 5, 7 в Оклахома през 2011 г. Известно е също, че добиването, хидравличното разрушаване и изграждането на много големи резервоари също предизвикват земетресения. За разлика от природните земетресения, чийто брой е останал постоянен през годините, причинените от човека земетресения се увеличават по честота, казва Бероза. FAST може да бъде особено полезен в тази област, като предоставя на изследователите по-добра представа колко човешки дейности дестабилизират земната кора.
Все още има предизвикателства, преди FAST да бъде напълно приложен. В изследванията на екипа FAST се използва само с един инструмент на една линия на повреда. За да бъде широко полезен, той трябва да бъде свързан с мрежа от поредица от сеизмични сензори. Това също трябва да бъде още по-бързо, казва Бероза. В момента екипът работи по тези подобрения и Бероза очаква да пусне повече резултати в рамките на годината.
