Stanfordský seismolog Gregory Beroza vyjel jeden den, když uslyšel píseň, kterou nepoznal. Vytáhl tedy svůj smartphone a pomocí populární aplikace Shazam identifikoval melodii.
Shazam používá algoritmus k nalezení „akustického otisku prstu“ pro píseň - součást skladby, díky níž je jedinečná - a porovná ji s její databází skladeb.
Co kdyby, Beroza přemýšlel, mohl použít podobnou techniku k identifikaci zemětřesení?
Seismologové se po léta snaží identifikovat „mikrotřesení“ - zemětřesení tak malá, že se ani nezaregistrovali na tradiční měřící nástroje. Identifikace mikro zemětřesení může vědcům pomoci pochopit chování při zemětřesení a potenciálně jim může pomoci předpovídat nebezpečné seismické události.
Stejně jako písně mají i zemětřesení otisky prstů.
"Struktura Země se mění velmi pomalu, takže zemětřesení, která se vyskytují blízko sebe, mají velmi podobné průběhy, to znamená, že otřásají zemí téměř stejným způsobem, " vysvětluje Beroza.
V průběhu času vědci vytvořili databáze otisků prstů při zemětřesení, aby identifikovali pohyby země, které by mohly být mikrokvěty. Když dojde k pozemnímu pohybu, mohou seismologové pomocí databáze zjistit, zda odpovídá nějakému známému otiskům zemětřesení. Použití těchto databází je však pomalý proces a seismologové se často snaží číst obrovské množství dat v reálném čase.
"Dokážete si představit, že jste se snažili srovnávat všechny časy se všemi ostatními 365 dny v roce, 24 hodin denně, rychle to bude velmi velká práce, " říká Beroza. "Ve skutečnosti je to neuvěřitelně velké."
Jak funguje FAST (Stanford) (Stanford) Ale čtečka otisků prstů na základě algoritmu založená na Shazamu by mohla mít schopnost tuto práci vykonat téměř okamžitě, pomyslel si Beroza.
Seismolog přijal tři studenty s odbornými znalostmi v oblasti výpočetní geovědy, aby vytvořil algoritmus. Tým společně přišel s programem s názvem Fingerprint a Podobnost Thresholding (FAST). Jeho zkratka je vhodná: FAST dokáže analyzovat týden nepřetržitých seismických dat za méně než dvě hodiny, 140krát rychlejší než tradiční techniky. Na rozdíl od tradičních databází používá FAST otisky prstů k porovnání „s podobnými“, což odstraňuje časově ztrácící proces porovnávání všech zemětřesení se všemi ostatními zemětřeseními.
Výsledky práce týmu byly nedávno zveřejněny v časopise Science Advances .
"Potenciální využití [FAST] je opravdu všude, " říká Beroza. "Může být užitečné pro nalezení zemětřesení během následných otřesů (menší zemětřesení, která často následují větší) pochopit proces, kterým jedno zemětřesení vede k dalšímu zemětřesení."
Může být také užitečný při porozumění „indukované seismicity“ - malých zemětřesení způsobených lidským chováním. Běžnou příčinou indukované seismicity je vstřikování odpadních vod, kde se kontaminovaná voda z těžby ropy a plynu likviduje vstřikováním do hlubinných podzemních studní. Vstřikování odpadní vody je považováno za příčinu největšího zemětřesení způsobeného člověkem v historii USA, zemětřesení o velikosti 5, 7 v Oklahomě v roce 2011. Těžba, hydraulické štěpení a výstavba velmi velkých nádrží jsou také známá tím, že způsobují zemětřesení. Na rozdíl od přírodních zemětřesení, jejichž počet se v průběhu let nezměnil, se zemětřesení vyvolaná lidmi zvyšují, říká Beroza. FAST může být v této oblasti obzvláště užitečný, protože poskytuje vědcům lepší představu o tom, kolik lidských aktivit destabilizuje zemskou kůru.
Než budou RYCHLÉ plně implementovány, stále existují výzvy. Ve výzkumu týmu byl FAST používán pouze s jedním nástrojem na jediné zlomové lince. Aby byl široce užitečný, musí být propojen přes řadu seismických senzorů. Musí to být ještě rychlejší, říká Beroza. Tým v současné době pracuje na těchto vylepšeních a Beroza očekává, že v průběhu roku zveřejní více výsledků.
