Seismologul din Stanford, Gregory Beroza, a ieșit la cumpărături într-o zi când a auzit o melodie pe care nu a recunoscut-o. Așa că și-a scos smartphone-ul și a folosit aplicația populară Shazam pentru a identifica tonul.
Shazam folosește un algoritm pentru a găsi „amprenta acustică” pentru o melodie - partea unei melodii care o face unică - și o compară cu baza de date a melodiei.
Dacă Beroza s-a întrebat, ar putea folosi o tehnică similară pentru identificarea cutremurelor?
De ani de zile, seismologii încearcă să identifice „microquakes” - sondaje atât de mici încât nici măcar nu se înregistrează pe instrumentele tradiționale de măsurare. Identificarea microquakes-urilor poate ajuta oamenii de știință să înțeleagă comportamentul cutremurului și îi poate ajuta să prezică evenimente seismice periculoase.
Ca și cântecele, cutremurele au și amprente.
„Structura pământului se schimbă foarte lent, astfel că cutremurele care se petrec unul lângă celălalt au forme de undă foarte similare, adică zdruncină pământul aproape în același mod”, explică Beroza.
De-a lungul timpului, cercetătorii au creat baze de date despre amprentele cutremurelor pentru a identifica mișcările la sol care ar putea fi microquake-uri. Când are loc o mișcare la sol, seismologii pot folosi baza de date pentru a vedea dacă se potrivește cu orice amprentă cunoscută a cutremurului. Dar utilizarea acestor baze de date este un proces lent și seismologii încearcă adesea să citească cantități enorme de date în timp real.
„Vă puteți imagina dacă încercați să comparați de fiecare dată cu toate celelalte ori 365 de zile pe an, 24 de ore pe zi, acesta devine repede o treabă foarte mare”, spune Beroza. „De fapt, devine imposibil de mare.”
Cum funcționează FAST (Stanford) (Stanford) Dar un cititor de amprente microquake bazat pe algoritm bazat pe Shazam ar putea avea potențialul de a face treaba aproape instantaneu, a precizat Beroza.
Sismologul a recrutat trei studenți cu expertiză în geoștiința computatională pentru a crea un algoritm. Împreună, echipa a venit cu un program numit Amprentă digitală și similaritate Prag (FAST). Acronimul său este adecvat: FAST poate analiza o săptămână de date seismice continue în mai puțin de două ore, de 140 de ori mai rapid decât tehnicile tradiționale. Spre deosebire de bazele de date tradiționale, FAST folosește amprentarea pentru a compara „ca și cum ar fi”, eliminând procesul de pierdere a timpului de a compara toate cutremurele cu toate celelalte cutremure.
Rezultatele muncii echipei au fost publicate recent în revista Science Advances .
„Utilizarea potențială [FAST] este cu adevărat peste tot”, spune Beroza. „S-ar putea să fie util pentru găsirea cutremurelor în timpul secvențelor de după reziduuri [cutremurele mai mici care de multe ori urmează unul mai mare] pentru a înțelege procesul prin care un cutremur duce la un alt cutremur.”
De asemenea, poate fi util în înțelegerea „seismicității induse” - mici cutremure provocate de comportamentul uman. O cauză comună a seismicității induse este injectarea apei uzate, unde apa contaminată din forajul de petrol și gaze este eliminată prin injectarea acesteia în puțurile subterane profunde. Se consideră că injecția de ape uzate este cauza celui mai mare cutremur indus de om din istoria SUA, un cutremur cu magnitudinea de 5, 7 din Oklahoma, în 2011. Mineritul, fracturarea hidraulică și construirea unor rezervoare foarte mari sunt, de asemenea, cunoscute pentru a induce cutremure. Spre deosebire de cutremurele naturale, ale căror numere au rămas consistente de-a lungul anilor, cutremurele provocate de oameni cresc în frecvență, spune Beroza. FAST ar putea fi deosebit de util în acest domeniu, oferind cercetătorilor o imagine mai bună despre cât de multe activități umane destabilizează scoarța terestră.
Există încă provocări înainte ca FAST să poată fi implementat pe deplin. În cercetarea echipei, FAST a fost utilizat doar cu un singur instrument pe o singură linie de defect. Pentru a fi util, trebuie conectat pe o serie de senzori seismici. De asemenea, trebuie să fie și mai rapid, spune Beroza. Echipa lucrează în prezent la aceste îmbunătățiri, iar Beroza se așteaptă să lanseze mai multe rezultate pe parcursul anului.
