A Stanford szeizmológus, Gregory Beroza egy nap vásárolt, amikor egy olyan dalt hallott, amelyet nem ismert fel. Ezért kihúzta okostelefonját, és a népszerű Shazam alkalmazást használta a dallam azonosításához.
Shazam algoritmust használ a dal „akusztikus ujjlenyomatának” megtalálására - egy dal azon részére, amely egyedivé teszi - és összehasonlítja azt a dal-adatbázisával.
Mi lenne, ha Beroza töprengett volna, hasonló technikát alkalmazhat a földrengések azonosítására?
A szeizmológusok évek óta próbálják azonosítani a „mikrorengéseket” - olyan kicsi olyan sokk, hogy még a hagyományos mérőeszközökön sem regisztrálnak. A mikrorengések azonosítása segíthet a tudósoknak megérteni a földrengés viselkedését, és potenciálisan segíthet a veszélyes szeizmikus események előrejelzésében.
A dalokhoz hasonlóan a földrengéseknek is vannak ujjlenyomataik.
"A föld szerkezete nagyon lassan változik, tehát az egymáshoz közeli földrengések nagyon hasonló hullámformákkal rendelkeznek, vagyis szinte ugyanúgy rázják a talajt" - magyarázza Beroza.
Az idő múlásával a kutatók adatbázisokat hoztak létre a földrengés ujjlenyomatairól annak érdekében, hogy azonosítsák a földrengéseket, amelyek esetleg mikrorengések lehetnek. Amikor földi mozgás történik, a szeizmológusok felhasználhatják az adatbázist annak megállapítására, hogy az egyezik-e valamely ismert földrengés ujjlenyomatával. Ezen adatbázisok használata azonban lassú folyamat, és a szeizmológusok gyakran óriási mennyiségű adatot próbálnak valós időben elolvasni.
"El tudod képzelni, hogy ha minden évben megpróbálnád összehasonlítani az összes többi alkalommal az év 365 napján, a nap 24 órájában, akkor ez nagyon nagy munka lesz" - mondja Beroza. "Valójában lehetetlenné válik."
Hogyan működik a FAST (Stanford) (Stanford) Ám egy Shazamon alapuló algoritmus-alapú mikroquake ujjlenyomat-olvasónak szinte azonnal lehetősége van arra, hogy ezt a munkát elvégezze - gondolta Beroza.
A szeizmológus három algoritmus elkészítésére toborzott számítástechnikai tudományos ismeretekkel rendelkező hallgatókat. A csapat együtt kidolgozta az Ujjlenyomat és a hasonlóság küszöbérték (FAST) nevű programot. A rövidítése megfelelő: A FAST kevesebb, mint két órában, a hagyományos technikákhoz képest 140-szer gyorsabban elemezheti a heti folyamatos szeizmikus adatokat. A hagyományos adatbázisokkal ellentétben a FAST ujjlenyomatot használ, hogy hasonlítsa össze a „hasonlóan hasonlóakkal” összehasonlítva az időveszteséget az összes földrengés és az összes többi földrengés összehasonlításához.
A csoport munkájának eredményeit nemrégiben a Science Advances folyóiratban tették közzé.
„A [FAST] lehetséges felhasználása valóban mindenhol megtalálható” - mondja Beroza. "Hasznos lehet, ha földrengéseket találunk utólagos ütések után [a kisebb földrengések, amelyek gyakran egy nagyobbat követnek], megérteni azt a folyamatot, amellyel az egyik földrengés egy másik földrengéshez vezet."
Hasznos lehet az „indukált szeizmság” megértésében is - az emberi viselkedés által okozott kicsi földrengésekben. Az indukált szeizmikus képesség általános oka a szennyvíz befecskendezése, ahol az olaj- és gázfúrásból származó szennyezett vizet a mély föld alatti kutakba történő befecskendezéssel ártalmatlanítják. A szennyvízbefecskendezésről gondolják, hogy az Egyesült Államok történetében a legnagyobb ember által okozott földrengés, az 5, 7-es erősségű földrengés Oklahomában, 2011-ben. A bányászat, a hidraulikus repesztés és a nagyon nagy tározók építése szintén ismert földrengések kiváltására. A Beroza szerint a természetes földrengésekkel ellentétben, amelyek száma változatlan maradt az évek során, az ember okozta földrengések gyakorisága egyre növekszik. A FAST különösen hasznos lehet ezen a területen, jobb képet adva a kutatókról arról, hogy az emberi tevékenységek mennyire destabilizálják a Föld kéregét.
Még mindig vannak kihívások, mielőtt a FAST teljes mértékben megvalósulhat. A csapat kutatása során a FAST-ot csak egyetlen műszerrel használták egyetlen hibavonalon. A széles körű hasznosság érdekében a szeizmikus érzékelők sorozatához hálózatba kell kapcsolni. Ennek még gyorsabbnak kell lennie - mondja Beroza. A csapat jelenleg dolgozik ezeken a fejlesztéseken, és a Beroza azt várja, hogy több eredményt terjesszen az év során.
