Stanfordski seizmolog Gregory Beroza je nekega dne nakupoval, ko je slišal pesem, ki je ni prepoznal. Zato je izvlekel pametni telefon in za prepoznavanje melodije uporabil priljubljeno aplikacijo Shazam.
Shazam uporablja algoritem za iskanje "zvočnega prstnega odtisa" za skladbo - tisti del pesmi, ki je edinstven - in ga primerja s svojo bazo pesmi.
Kaj pa, če se je Beroza vprašal, da bi lahko uporabil podobno tehniko za prepoznavanje potresov?
Že leta seizmologi poskušajo prepoznati "mikrostruje" - tako zelo drobne, da se sploh ne registrirajo na običajnih merilnih orodjih. Prepoznavanje mikrostrujkov lahko znanstvenikom pomaga razumeti potresno vedenje in jim potencialno pomaga napovedati nevarne potresne dogodke.
Tako kot pesmi imajo tudi potresi prstne odtise.
"Zemeljska zgradba se spreminja zelo počasi, zato imajo potresi, ki se zgodijo blizu drug drugega, zelo podobne valovne oblike, to je, da zemljo tresejo skoraj na enak način, " pojasnjuje Beroza.
Sčasoma so raziskovalci ustvarili baze podatkov o prstnih odtisih potresa, da bi prepoznali premike tal, ki bi lahko bili mikro potresi. Ko pride do premikanja tal, lahko seizmologi s pomočjo baze podatkov ugotovijo, ali se ujema s katerim od znanih prstnih odtisov potresa. Toda uporaba teh zbirk podatkov je počasen proces, zato seizmologi pogosto poskušajo prebrati ogromne količine podatkov v realnem času.
"Lahko si predstavljate, če bi poskušali primerjati vse čase z vsemi drugimi časi 365 dni na leto, 24 ur na dan, to postane hitro veliko delo, " pravi Beroza. "V bistvu postane nemogoče velik."
Kako deluje FAST (Stanford) (Stanford) Toda Beroza je menil, da bi lahko bralnik prstnih odtisov mikroquake na osnovi algoritma delo opravil skoraj v trenutku.
Za izdelavo algoritma je seizmolog zaposlil tri študente s strokovnim znanjem iz računalniške geoznanosti. Skupaj je ekipa pripravila program, imenovan Fingerprint and Similarity Thresholding (FAST). Njegova akronim je primerna: FAST lahko analizira teden neprekinjenih potresnih podatkov v manj kot dveh urah, kar je 140 krat hitreje od tradicionalnih tehnik. Za razliko od tradicionalnih baz podatkov FAST s prstnim odtisom primerja "kot s podobnim", s čimer je izločil zamudni postopek primerjave vseh potresov z vsemi drugimi potresi.
Rezultati dela ekipe so bili nedavno objavljeni v reviji Science Advances .
"Potencialna uporaba [FAST] je res povsod, " pravi Beroza. "Morda bi bilo koristno, če bi našli potres med zaporednimi sunki (manjši potresi, ki pogosto sledijo večjemu), da bi razumeli postopek, s katerim en potres vodi v drugi potres."
Koristno bi bilo razumeti tudi "inducirano potresnost" - majhne potrese, ki jih povzroča človeško vedenje. Pogost vzrok za nastanek seizmičnosti je vbrizgavanje odpadne vode, pri katerem se onesnažena voda iz vrtanja nafte in plina odstrani z vbrizgavanjem v globoke podzemeljske vrtine. Menijo, da je vbrizgavanje odpadne vode vzrok za največji potres, ki ga je povzročil človek v zgodovini ZDA, potres z močjo 5, 7 v Oklahomi leta 2011. Znano je tudi, da rudarjenje, hidravlično lomljenje in gradnja zelo velikih rezervoarjev povzročajo tudi potresi. Beroza pravi, da za razliko od naravnih potresov, katerih število je z leti ostalo konstantno, človeški potresi naraščajo. FAST bi bil morda še posebej koristen na tem področju, saj raziskovalcem ponuja boljšo sliko o tem, koliko človeških dejavnosti destabilizira Zemljino skorjo.
Preden se FAST lahko v celoti izvaja, še vedno obstajajo izzivi. V raziskavi ekipe je bil FAST uporabljen samo z enim instrumentom na posamezni liniji napak. Da bi bil splošno uporaben, ga je treba povezati prek vrste seizmičnih senzorjev. Prav tako mora biti še hitrejši, pravi Beroza. Ekipa trenutno dela na teh izboljšavah in Beroza pričakuje, da bo v letu dni objavila več rezultatov.
