20秒間の警告で127人の子供を救った！ AIは四川省魯定市で起きたマグニチュード6.8の地震を予測できるか?

最新のニュースでは、四川省魯定市で発生したマグニチュード6.8の地震により、甘孜県で29人、雅安市で17人が死亡、さらに16人が行方不明、50人が負傷したとのことです。

このニュースを見てとても心が痛みます…

この夏の超猛暑の中、四川省が主力として東西送電 この偉大な州は、国民のあらゆる不満に抵抗してきました。

この英雄的な都市は、自らの重みを担うことを選択しました。他の兄弟州に電力を供給し続けるために、街灯を消し、エアコンを止め、暗闇に沈みました。 。

その後、四川省では再び疫病が発生し、成都などの都市は静寂に陥りました。

昨日、鹿定市で再び地震が発生し、犠牲者の数はまだ数えられています。

出典: 中国消防

20 秒で 127 人の子供を救う

地震の震源地である海洛溝では、ホテルの建物 2 棟が倒壊した。

出典: Lizhi News

ホテルオーナーの徐氏は、「これほど激しい地震は見たことがない」「今も手が震えている」とまだ恐怖が残っていると語った。今回の地震では感動的な場面がたくさんありました。 Red Star Newsによると、地震の知らせを受けて、四川省人民病院は直ちに緊急救助チームを編成して救助に向かい、国家（四川）中医薬救急医療救助チームも救助のため鹿定市に急行した。省整形外科病院は直ちに救急チームを編成し、震源地に向かい救助活動を行った。

誰が行けるでしょうか？できます！本当に涙です国務院地震救援指揮部と非常管理部は国家地震緊急レベル3の対応を開始し、前線救助を派遣し展開しました。

四川省は「大規模高高度フルネットワーク緊急通信ドローン」を緊急派遣し、震源地に飛行して公衆通信の取材任務を遂行した。

出典: Xiaoyang Video

成都消防地上空救助隊また、共同偵察と捜索救助任務を遂行するために震源地に急行するために緊急に集結している。捜索救助ヘリコプターは常に空を旋回し、あらゆるチャンスを逃しません。

出典: 中国消防

世界中の人々が火災に遭った瞬間、国は心配していると九パイニュースは喜ばしいニュースを報じた。20秒後の地震警報のカウントダウンメッセージを見た後、雅安市の幼稚園の教師たちはすぐにクラスに駆けつけ、眠っている子供たちを起こし、一人ずつ教室に避難させた。安全な場所。 。全プロセスには 1 分 57 秒かかり、127 人の子供たちが安全な場所に避難することに成功しました。

出典: Jiupai News

緊急地震速報このキーは 20 インチ数秒で127人の子供たちが救われました。

緊急地震速報は多大な貢献を果たしています

本稿執筆時点で、地震により 65 人が死亡しました。胸を痛めるだけでなく、「技術がこれほど進歩しているのに、なぜ緊急地震速報で死傷者を防ぐことができないのか」という疑問の声も多くの人から上がっています。実は今回の地震では緊急地震速報が大きな役割を果たしました。 9月5日12時52分、四川省甘沢県鹿定県でマグニチュード6.8の地震が発生した際、多くの成都市民が携帯電話で「56、55、54…」というカウントダウン放送を聞いた。安全な場所に避難しました。

この緊急地震速報のカウントダウン、通称「ビッグスピーカー」は、我が国が独自に開発した「緊急地震速報」システムによるものです。四川省魯定地震の後、四川省の成都、甘孜、蘆州、雅安などで地震警報が発令され、多くの人々のテレビ、携帯電話、その他の端末機器に警報が発令されました。つまり、緊急地震速報とは、地震発生後、電磁波（約30万キロメートル/秒）が地震波（約4キロメートル/秒）よりも速いという性質を利用して、その地域に地震波が到達しつつあることを警報するものです。まだ地震波が届いていないところ。

出典: 四川省人民政府公式ウェブサイト

とは緊急地震速報はどれくらい重要ですか?研究によると、警告時間が 10 秒の場合、死傷者は 39% 減少し、警告時間が 20 秒の場合、死傷者は 63% 減少します。その年の汶川地震では7万人近くが死亡し、私たちにあまりにも大きな苦痛を与えました...当時このような早期警報システムがあれば、死者数は少なくとも30%減少する可能性があります。

汶川地震の後、我が国は地震が発生しやすい地域での災害早期警報への投資を増やしました。地震多発地域として、四川省は2012年に成都で早期警報システムの試験設置を開始した。 2020 年末までに、早期警報システムは四川省全体をカバーできるようになります。今回大きな役割を果たした「緊急地震速報」システムは、成都ハイテク防災研究所と中国地震局が共同で構築した本土地震緊急警報ネットワークだ。地震波には縦波と横波があり、前者は伝播が早く破壊力は小さいが、後者は伝播が遅く破壊力が大きい。緊急地震速報の基本原理は、両者の時間差を利用して警報を発することです。

地震縦波を受信した後、震源に近い地震観測機器は地震パラメータとその影響をリアルタイムかつ継続的に推定し、災害の可能性がある地域に信号を送信します。地震せん断波がまだ到達していない場所では、数秒前に警報メッセージが送信されます。科学技術日報の同研究所所長の王峻氏へのインタビューによると、地震センサーを使って緊急地震速報ネットワークを構築した後、地震が発生すると、緊急地震速報システムは電磁波の伝達速度の特性を利用する。各地の地震観測所からの記録データをリアルタイムに送信し、地震の位置やおおよその規模を迅速に把握し、全自動で緊急警報を発令します。まだ影響を受けていないユーザーを数秒から数十秒前までに確認します。

出典: 中国科学技術ネットワーク

地震波の影響によりエリアが異なると時刻が異なり、緊急地震速報を受信する端末機器の位置も異なるため、緊急地震速報のカウントダウン時間も異なります。王屯氏によると、鹿定県でマグニチュード6.8の地震が発生した後、早期警戒網は鹿定市でマグニチュード6.8の地震が発生したとき5秒以内に早期警報を発令し、康定市には7秒前、雅には20秒前に警報を発令した。安市までは20秒前、成都までは50秒前に警告。

文川余震地域以来発展してきた我が国の緊急地震速報の成果は、すでに世界をリードするレベルにあります。現在、四川省では第 2 世代本土緊急地震速報ネットワークが広く使用されています。第2世代緊急地震速報技術は、フロントエンドの緊急警報局、ミッドエンドの送信応答チャネル、端末処理システムを分散処理により包括的に高度化し、さらにクラウドコンピューティングオペレーションセンターを通じてアルゴリズムを最適化し、5Gの利用も可能としました。システムの応答速度を向上させる通信テクノロジー。しかし、今私たちにできることは、地震発生後、速やかに緊急警報を発令することだけです。

まだ発生していない地震を予測することは、依然として全世界にとって解決できない問題です。地震予知とは、地震が発生する前に観測データに基づいて、将来発生する可能性のある地震の時刻、場所、規模を予測することです。 Wang Tun 所長の紹介によると、

私たちがやっているのは緊急地震速報であり、地震予知ではありません。切迫地震予知は依然として世界的な問題です。緊急地震速報は死傷者を減らすことはできても、防ぐことはできません。

早期警告は提供できるだけで予測できないため、死傷者を避けることはできません。

地震予知は依然として世界的な問題です

なぜ次の大地震を予知することがこれほど難しいのでしょうか?まずは素朴な質問から始めましょう。次の大地震はどこで起こるでしょうか?

研究によると、より大きな断層がより大きな地震を引き起こすことがよくあります。理論的には、すべての断層がマッピングされていれば、特定の地域で発生する可能性のある最も強い地震に制限を設けることができるはずです。ただし、故障サイズとそれに対応して放出されるエネルギーを推定することは、必ずしも簡単ではありません。断層は複雑な形状を示すことが多く、断層領域のモデリングが複雑になります。

さらに、断層は同時に破壊される可能性があります。2016 年のニュージーランドのカイコウラ地震では、13 の異なる断層が同時に破壊されました。さらに、地震の規模は、その破壊力と必ずしも正の相関があるわけではありません。発生場所によっては、中規模の地震は「大規模な」地震よりも被害が大きくなる可能性があります。たとえば、1994 年にカリフォルニアで発生したマグニチュード 6.7 のノースリッジ地震では、重大な物的損害と人命の損失が発生しましたが、その 178 倍強かった 2018 年のフィジーのマグニチュード 8.2 地震では、何の被害も発生しませんでした。

さて、このより複雑な質問を見てみましょう: 次の大地震はいつ起こりますか? 地震予知において、時間を予測することは最も困難な課題です。時間に関する予測が間違っている理由を説明する理論が 2 つあります。

最初の理論は弾性反発理論と呼ばれるもので、地球の地殻は強い圧力を受けると曲がり、変形し、最終的にはひずみによって破壊されるというものです。亀裂に沿って滑る（つまり、地震）と、両側の岩石が変形の少ない状態に反発し、蓄積されたエネルギーが放出され、蓄積されたひずみのプロセスが再び開始されます。

2 番目の理論は、サイン地震として知られており、最も研究されている地震によって生成され、明確な部分を持つように見える断層を説明します。地震の合間に、これらのプレートが繰り返し破壊され、同じ量のひずみが蓄積され、同様の規模の地震が発生します。

これら 2 つの理論が常に存在すると仮定すると、

1) 応力のない最大ひずみの位置 に基づいて次のことができます。

2) 最後の地震からの経過時間、および次の地震がいつ発生するかを予測するための断層帯に関する正確な知識。

現実にはさまざまな要因が複雑に絡み合って、地震がいつ発生するかを予測することは困難であることがわかります。

それでは、人工知能技術を活用するとどうなるでしょうか?

理論的には、地震予知データには、人間には見えないが人工知能が明確に検出できるパターンや信号が多数存在します。

AI を使用して地震を予測することは可能ですか?

2018 年、Google とハーバード大学の研究者は、Nature に掲載された論文で、AI を使用して余震位置を予測する方法を実証しました。深い学習。このモデルは、131,000 を超える「本震と余震」事象のデータベースからパターンを検索し、次に、30,000 組の同様の事象のデータベースでその予測をテストしました。その結果、深層学習ネットワークは、当時「クーロン破壊応力変化」として知られていたモデルよりも信頼性が高いことが示されました。

論文アドレス: https://www.nature.com/articles/s41586-018-0438-y

しかし、記事が公開されてから 1 年後、データ サイエンティストのラジブ シャーは結果を分析したときに、ニューラル ネットワークの精度が少しばかげて高いことを発見しました。その後の再発で、モデルのトレーニングとテストに使用されたデータが重複するという非常に深刻な問題が発生しました (データ漏洩)。簡単に言うと、モデルはトレーニング中にテストの答えをすでに知っているということです。そしてこれは、テスト結果が実際にはほとんど意味を持たないことを意味します。しかし、結局のところ、自然は研究者の質問や提案を無視しました...にもかかわらず、科学者たちはこの分野の探索を諦めておらず、さまざまな関連研究が次々と登場しています。

2021 年のアメリカ地震学会 (SSA) 年次総会で、スタンフォード大学の研究チームは、地震信号のリアルタイム解析のための新しい手法である DeepShake とその後を提案しました。 Seismological Research Lettersに掲載されました。このモデルのトレーニング データは、2019 年にカリフォルニアで発生した地震記録から取得したものです。テスト結果は、DeepShake が強い地面の揺れが到着する 7 ～ 13 秒前に警報を発できることを示しています。

従来の緊急地震速報と比較して、DeepShake は、既存のシステムで使用されていたいくつかの中間ステップを排除し、地震動の特性に基づいて直接早期警報を発令できます。研究者らは、DeepShakeは地震警報システムの速度と精度を向上させる機械学習モデルの可能性を実証していると述べている。

論文リンク: https://doi.org/10.1785/02202101412022、研究者中国科学院地質地球物理研究所とスタンフォード大学の研究者らは、Science Advancesに掲載された論文で、都市部にある地震監視ネットワークの検出能力を大幅に向上させる新しい方法を提案した。

UrbanDenoiser アルゴリズム 背景の地震ノイズをフィルターで除去することで、全体的な信号品質が向上し、以前は弱すぎて記録できなかった可能性のある信号を回復します。ファランクス データと都市部の地震シーケンスに適用すると、UrbanDenoiser が信号品質を向上させ、〜0dB までの低い S/N 比で信号を回復できることがわかります。

論文リンク: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl3564

計算能力の継続的な向上とデータの継続的な改善により、地震予知の分野でも AI がさらに発展すると予想されます。最後に、四川省と中国に神のご加護を、より多くの被災者が救われるよう静かに祈りましょう。

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