Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) вместе с коллегами из Китая предложили новый алгоритм для прогноза землетрясений. Созданная компьютерная программа в перспективе может спасти множество жизней. Результаты представлены на конференции "Solar-Terrestrial Relations and Physics of Earthquake Precursors".
О чем говорят земные недра?
Один из известных способов выявления предвестников землетрясений основан на "прослушивании" земных недр. Когда тектоническая активность растет, породы под землей накапливают колоссальные напряжения. И это сопровождается характерными звуками — геоакустической эмиссией.
Эти звуки — как голос Земли о том, что скоро может случиться беда. Но услышать их мешают техногенные шумы.
«
"Обычно различные интенсивные техногенные шумы и вибрации мешают сейсмологическим наблюдениям. Мы же предлагаем использовать техногенный источник для создания дополнительной сейсмической "подсветки" участка земной коры и выявления его структуры. Изменение структуры геосреды может свидетельствовать об активизации сейсмических процессов. Этот факт можно использовать как один из предвестников землетрясения", — рассказал один из авторов новой программы, доцент Департамента электроники, телекоммуникации и приборостроения Политехнического института ДВФУ Сергей Шевкун.
То есть то, что раньше мешало, может стать инструментом спасения. Шум становится своеобразным "фонариком", который подсвечивает структуру земной коры и показывает, где назревает опасность.
В чем преимущество?
Разработанная программа использует сразу две передовые технологии:
- новый нейросетевой метод Physics-Informed Neural Networks;
- новую архитектуру нейронных сетей Kolmogorov-Arnold Networks.
«
"Обычно для повышения точности требуется увеличить количество наблюдений. Новый метод позволяет обойти это ограничение и дополнить данные наблюдений известными сведениями о физических закономерностях происходящих в земной коре процессов", — добавил Шевкун.
Для жителей сейсмоопасных регионов это значит одно: ученые смогут раньше замечать тревожные сигналы и предупреждать МЧС, а значит — у людей будет больше времени на эвакуацию.
Новый подход дает еще ряд преимуществ:
- снижает вычислительные затраты на обработку акустических сигналов;
- улучшает разрешение — можно охватить большие объемы;
- позволяет создавать более точные 2D- и 3D-карты геологического строения.
Уже можно применять?
Пока что исследование носит теоретический характер. Проведены эксперименты, получены обнадеживающие результаты.
Но когда технология дойдет до практики, она сможет спасать тысячи жизней. Особенно это актуально для регионов, где землетрясения — не редкость, а реальная угроза.
В перспективе сфера применения может быть шире, пояснил ученый из ДВФУ, ее можно будет использовать:
- в сейсморазведке для поиска месторождений нефти, газа, угля и рудных ископаемых;
- при оценке прочности грунтов перед возведением крупных объектов.
Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования (грант FZNS-2023-0008).