中国科大团队首创人工智能全自动地震监测系统 2020-02-25

当地震发生的时候,地震波信号传到地震台网,地震专业人员采用理论算法处理地震数据,得出地震震中、震级、发震时刻、深度、破裂机制等参数,迅速做出公众通报,为防震减灾提供重要的科学信息。虽然许多国家采用自动的快速数字算法得出地震信息,但结果经常不可靠,常发生误报,因此自动算法与专业人员人工计算结果及质量监控的结合是当前监测地震的主要手段,这种工作方式要求地震监测组织必须加强24小时人工持续值班监测的能力。

经过六年的努力,中国科技大学地球和空间科学学院张捷教授课题组、信息科学技术学院李卫平教授、陈志波教授课题组、计算机科学与技术学院陈恩红教授课题组与中国地震局地震预测研究所赵翠萍研究员团队合作推出世界首个人工智能地震监测系统—“智能地动”监测系统。该系统在位于四川、云南两省的中国地震实验场试用了一年,中国地震局基于2019年446个地震评估结果对比显示无人操作的“智能地动”监测系统与专业人员人工计算处理结果的准确性非常接近,同时,“智能地动”监测系统仅需要1-2秒时间报出所有地震震源参数,而目前世界上最先进的美国国家地质调查局(USGS)自动速报系统需要3-5分钟计算时间后报出地震信息。能够快速报出地震预警信息对于及时通知公众立即采取防护措施、迅速终止核电站等重要设施的运行、减缓高铁速度、确定救援方案等具有重要意义。无人操作的人工智能地震实时监测系统的出现,极大地缓解了24小时人工监测地震的压力,特别是能够及时处理密集的地震台网大数据,帮助减少了误报、漏报现象。

图1:中国科大交叉合作团队与中国地震局合作推出的人工智能地震实时监测系统。红色三角符号代表云南境内地震台,蓝色三角符号代表四川省境内地震台,圆圈是该系统自动报出的地震位置。


图2:中国地震局演示“智能地动”地震监测系统(左)图3:中国地震局总部实时运行该监测系统(右)

张捷教授课题组与陈恩红教授课题组曾于2014年在Nature Communications发表了地震搜素引擎的创新工作,该工作的研究成果也在“智能地动”系统里实现了实际运行,发挥了重要作用。2020年2月6日张捷教授课题组与李卫平教授、陈志波教授课题组联合在Scientific Reports发表论文:Locating induced earthquakes with a network of seismic stations in Oklahoma via a deep learning method,该论文的第一作者是张雄博士,通讯作者是张捷教授。近两年来张捷教授课题组在人工智能地球物理学的应用领域发表了15篇学术论文,在国际学术大会上21次做相关的学术报告。

当前许多国际知名大学和科研组织都在研究人工智能地震监测问题,但大多处在基础科研以及发表论文阶段。中国科大交叉合作团队与中国地震局合作推出实际运行的人工智能系统,是国际领先。该系统已成功地测试了多个国家的地震数据。目前,系统的研发团队正在与日本、土耳其、墨西哥等地震频发的国家地震监测机构探讨交流合作推广计划。


(地球和空间科学学院、科研部)



     
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