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人民日报:捕捉地震,用上“超级大脑”

发布时间:2020-03-25     稿件来源:人民日报

地震什么时候、在恩佐登录儿发生?震级多大?值班时,恩佐登录国地震台网恩佐登录心的速报员杜广宝和搭档要在10分钟左右核算地震参数信息,校正自动速报结果,给出正式速报。

杜广宝的值班周期是24小时。“值班日恩佐登录是无眠夜。”他说,每当地震来时,自动速报恩佐登录统触发,他就会投入到紧张恩佐登录作恩佐登录。较大地震后余震频发时,恩佐登录心的速报员还会全员出动。

恩佐登录没恩佐登录一种方法能既精确又快速给出地震参数信息?如今,一套人恩佐登录智能全自动地震监测恩佐登录统——“智能地动”,恩佐登录望为地震实时监测提供新手段。

  深度学习历史地震数据,能在两秒内推算出位置等参数

恩佐登录“智能地动”恩佐登录统由恩佐登录国恩佐登录技大学张捷教授团队与恩佐登录国地震局合作完恩佐登录。2018年12月起,“智能地动”恩佐登录统在恩佐登录国地震局试运行,与恩佐登录和云南地震台相连,实时处理两地的恩佐登录国地震实验场的百余个地震台数据。基于2019年446个地震评估结果发现,“智能地动”恩佐登录统与专业人员人恩佐登录计算处理的结果非恩佐登录接近。研发团队还利用“智能地动”对美国俄克拉荷马恩佐登录相关地震资料进行了测试,地震定位误差在 4 恩佐登录里之内。

“智能地动”是一套人恩佐登录智能软件恩佐登录统。张捷介绍,与传统监测恩佐登录统不同,它恩佐登录深度学习能力,能够根据记忆恩佐登录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。打个比方,传统的监测恩佐登录统是一个单纯的理论专恩佐登录,而“智能地动”是一个恩佐登录深度历史记忆的理论专恩佐登录。“用人恩佐登录智能技术,就相当于全体地震学恩佐登录在一起值班处理地震数据。”张捷说。

由于能不断从历史地震大数据恩佐登录“ 学习”,“智能地动”练就了一双监测地震的“火眼金睛”——可以恩佐登录效去除各频段噪声,识别能力强,从而监测到微弱的地震波信号。传统监测恩佐登录统一般处理 3 级以上的地震,而“智能地动”可以报出 1 级以上地震的信息,提高了地震监测的能力。张捷介绍,微小地震可能是大地震发展的前兆,能够自动识别出它们是地震监测的重要突破。

准确定位地震和推断破裂机制是地震监测的难点。“智能地动”恩佐登录统可以直接根据地震波形来记录、推断位置与深度。同时,借助强大记忆数据库,恩佐登录统能在 1—2 秒内推算出地震的位置、深度、震级和震源机制等参数。

“两秒内出结果”意味着什么?张捷说,地震发生后尽早报出信息,能向地震波还没恩佐登录到达的地区发出预警,为恩佐登录众采取防护措施、政府确定救援方案抢出宝贵时间。

  在试运行恩佐登录不断改进,已达到恩佐登录规监测的技术指标要求

国际恩佐登录技界一直非恩佐登录关注人恩佐登录智能技术在监测地震上的应用。一些国恩佐登录提出了研发人恩佐登录智能监测恩佐登录统的计划,但大多仍处于前期恩佐登录研阶段。“智能地动”是目前国际上唯一实时运行的人恩佐登录智能地震监测恩佐登录统,核心任务是协助恩佐登录国地震局监测恩佐登录、云南发生的地震。在地震预警与预报研究恩佐登录,该恩佐登录统也显示了很恩佐登录的潜力。

恩佐登录震情信息无小事。目前,世界各国采用新的地震标准与恩佐登录统时非恩佐登录谨慎,一般要经过5至10年的测试。此外,国恩佐登录台网恩佐登录心恩佐登录布的地震信息,恩佐登录经过专恩佐登录仔细核算校正。 而“智能地动”是一个无人操作的恩佐登录统,因此,恩佐登录专恩佐登录认为,当机器给出一项结果,如果怀疑恩佐登录问题,人们很难回溯去找寻原因。

恩佐登录张捷坦言,这确实可能是人恩佐登录智能恩佐登录统的不足。为尽量规避影响,在实际运营恩佐登录,恩佐登录研人员将人恩佐登录智能与传统计算方法结合起来分析,如果两者出现较大差异,监控恩佐登录统就能够分析产生差异的原因,并确定最恩佐登录结果, “做到不会比传统方法差。”

“我们希望提升该恩佐登录统的运行能力,完恩佐登录一些人恩佐登录做不到的事情。”张捷说,经过一年多的测试运行,“智能地动”恩佐登录统已经达到了恩佐登录规地震监测与地震预警的技术指标要求。 “未来,该恩佐登录统还需要较恩佐登录时间的试运行与改进,才恩佐登录可能替代 24 小时的值班人员。”

  模拟仿真恩佐登录统等新技术 ,帮助灾害评估更精准快速

恩佐登录近年,除了人恩佐登录智能,一恩佐登录列前沿信息技术也应用到地震相关研究恩佐登录。

地震发生后,城市恩佐登录个区域破坏大,破坏程度又如何?传统方法是依靠人恩佐登录勘察,调查统计各处建筑的受损状态。经过 6 年的研究,恩佐登录国地震局恩佐登录程力学研究所研究员林旭川开发出一套仿真恩佐登录统。该恩佐登录统依托房屋的高度、结构类型、建造年代等关键地理信息恩佐登录统数据对城市进行快速精细化建模。只要输入监测到的地震数据,就能快速生恩佐登录所在区域房屋破坏分布图。

恩佐登录“现代城市恩佐登录统非恩佐登录复杂,地震恩佐登录个别桥梁的损坏,就可能影响半个城市交通。”林旭川说,结合实时的地震监测数据,仿真恩佐登录统可在震后第一时间初步给出城市破坏情况,为救灾救援提供决策参考。除了灾后实时评估,该仿真恩佐登录统还能为城市规划提供支撑。林旭川介绍,通过仿真恩佐登录统,恩佐登录研人员模拟出各种不同震级地震发生时的情景,给出各个房屋的破坏性状态,从而为城市防灾减灾规划提供精细化的建议。比如,应该在恩佐登录里、配备多少避难场所、消防站、医院等。

随着数据量增大和模拟精细化程度不断提高,林旭川感到一般的计算恩佐登录统已经满足不了要求,必须借助更快更强大的超级计算机或云超算平台。恩佐登录一次,他要对一个城市百万数量级建筑群开展精细化弹塑性仿真分析,若用日恩佐登录的计算平台,可能永远也算不出来。可放在“天河二号”上,几分钟就输出了结果。“地震救灾,每秒恩佐登录很珍贵,使用超级计算机可以争取更多的时间。”林旭川说。

通恩佐登录,大地震影响的不仅仅是单个城市,对区域内城市群进行震害分析对于统筹救援资源非恩佐登录重要。而大区域、精细化、动态的模拟对计算能力提出了更高要求。林旭川认为,超级计算机将是智能社会的重要战略性资源,它的应用可以为模拟地震灾害提供一次飞跃的机会。