Использование глубоких нейронных сетей позволит выявлять отклонения в магнитном поле. Это, в свою очередь, ускорит прогнозирование землетрясений и цунами.
Разрушения, вызванные землетрясениями и цунами, подчеркивают важность разработки действенного способа прогнозирования. В настоящее время существуют системы, предупреждающие о надвигающихся стихийных бедствиях непосредственно перед началом сейсмической активности. Однако вторая волна нередко настигает людей быстрее, чем поступает предупреждение. Поэтому требуются более оперативные и точные инструменты, которые позволят спасти множество жизней. Статья о проведенном исследовании опубликована в журнале IEICE Communications Express.
Сообщается, что землетрясения и цунами связаны с локальными изменениями в геомагнитном поле. Во время землетрясений первоначально проявляется пьезомагнитный эффект, приводящий к изменениям в геомагнитном поле. Цунами характеризуются резким перемещением огромных масс воды в море, что вызывает изменения в атмосферном давлении. Эти изменения влияют на ионосферу, что, в конечном итоге, приводит к изменению геомагнитного поля. В обоих случаях это может быть зарегистрировано сетью наблюдательных пунктов на разных локациях. Главное преимущество такого подхода к проблеме — скорость. Учитывая то, что электромагнитные волны распространяются со скоростью света, событие может быть моментально зарегистрировано при наблюдении изменений в геомагнитном поле.
Как определить, является ли изменение аномальным? Геомагнитное поле в различных областях характеризуется колебаниями, поэтому для применения этого метода необходимо понимание того, каким является нормальный уровень поля для данной местности.
Юта Катори и Кан Окубо, сотрудники Токийского столичного университета, приступили к разработку метода измерений в разных точках Японии и обозначение допустимых значений геомагнитного поля на разных наблюдательных пунктах. В частности, они применили сложный алгоритм машинного обучения, известный как глубокая нейронная сеть (DNN). Загрузив в алгоритм большой объем данных, полученных из исторических измерений, они позволили ему создать и оптимизировать невероятно сложный многоуровневый набор операций, максимально отображающих данные непосредственных измерений. Задействовав более полумиллиона точек данных, ученые смогли создать сеть, способную измерить магнитное поле в пункте наблюдения с беспрецедентной точностью.
Благодаря сравнительно небольшим затратам на вычислительные ресурсы, данную систему можно интегрировать с сетью высокочувствительных датчиков для достижения сверхбыстрой регистрации землетрясений и цунами, что, в свою очередь, даст эффективную систему предупреждения, способную минимизировать потери и спасти тысячи жизней.