AI 技術助力地震預測:突破與挑戰|SITCON 時事主題專欄

球球
SITCON
Published in
Jan 20, 2024

文/球球

|日本石川大地震

日本中部石川縣能登半島於當地時間週一(1/1)下午 4 時 10 分遭遇規模 7.6 的地震,深度僅 10 公里是極淺層地震。地方當局迅速發布海嘯警報,氣象廳預估海嘯可能在能登半島外海達 5 公尺,附近地區可能達 3 公尺。截至 1/10 上午 9 時縣內罹難者達 232 人、輕重傷至少 1045人、21人失聯。

地震影響中,當地面臨著醫療資源不足和發電廠斷電、電力現貨價格跳高的挑戰,醫院電力供應中斷,台灣方面也已隨時待命,準備出發前往日本提供醫療援助。

圖片來源:日本能登半島地震死亡人數上升至128人,一週內餘震超1100次

|地震預測的挑戰與機遇

地震預警系統的發展,尤其是基於人工智慧的預測模型,在提升地震災害管理和預警效果方面蘊含顯著的潛力。然而,迎接這一未來的同時,我們也需要正視一些挑戰。

在亞洲地區,地震發生率高達55%,成為我們必須面對的現實。地震預警系統其有效性仍受到侷限,最大的盲點之一在於震央附近的居民,他們往往無法在地震發生前得到足夠的避難時間,只有在較遠區域的居民,才能達到「預」警的功能。這窘境正推動科學家們積極探索更先進的技術。

自 2017 年以來,包含哈佛大學在內的實驗室,積極研發深度學習模型的功能,其一是有效檢測數據中隱藏的徵兆;其二是收集真正有用的觀測數據。例如,成功預測餘震位置和利用過去的資料預測特定地區地震震度,這些都顯示了深度學習在地震研究中的潛在價值。

英國地質調查局研究員 Margarita Segou 在 2021 年的一篇論文中指出,AI 能從資料庫中識別出的有用數據,可能是人們認知的 10 倍之多。而這有助於學界建立出更強大有用的地震資料庫。

地震後的救災可利用衛星追蹤山崩和水源變化,提供房屋倒塌的實時資訊。這種監視方式不受地理疆界的限制,有助於更精確地推估災害的影響範圍,進而指導救援行動的部署。有全面且即時的災害資訊後,救援人員面對陌生的地區,也能有效地展開救援工作。

|AI 技術在地震防災中的嶄新應用

臺北市政府消防局近期揭曉了與國家地震工程研究中心的合作成果,利用大型語言模型於防災,運用 AI 強化情資蒐集、時空分析,提供早期災損推估及災害曝險警示。這一成果進一步被整合至「災害應變雲端協作平臺」計畫,預期將提供更即時的災害資訊,包括災損評估、救災資源分配、阻斷風險告警等,為震後救災決策提供實用參考。

去年(2023年)秋天,德州大學奧斯汀分校的科學家在中國進行七個月的試驗,該研究團隊以 5 年的地震資料庫,訓練出一套 AI 模型,這個模型有點像地球的”聽覺”,能夠即時捕捉地震數據中的不尋常之處,並與之前的地震數據進行對比。研究人員要求其根據當前的地層活動,預測即將發生的地震,並在預計發生的前一週提出警告。

最後,這個AI 模型正確預測了 14 次地震,但有 8 次的預測是假警報,還有一次的地震沒被預測到,最終模型的預測準確率大約在 70% 。然而在成功預測的地震中,每次模型預測的震央,相較實際震央仍有誤差。雖然這樣的成績尚無法落實於實際的警報系統,但已是預測地震的一大進步。該研究團隊預計將在德州開始新一波的試驗,希望儘速建構出更準確的預測系統。

研究人員指出,這項技術突破意味著地震學界取得了重大的進展,也是人工智慧在地震預測方面的一個重要里程碑。這項AI技術的成功對地震預測和災害管理帶來了巨大的幫助,特別是預警時間的拉長,減少潛在的經濟和人類損失。

|筆者觀點

地震預警不僅有助於提供更多避難時間,還在心理層面上建立了重要的準備,減輕焦慮和恐懼感。這種提前的信息不僅是實際的安全工具,還是一種心理安慰。

此外,地震預警也在社交媒體上形成了一種特殊的風潮。人們可以透過社群軟體分享預警信息共同參與災害防範。這樣的地震風潮不僅是一種打卡行動,更是報平安和問候的一種人情味展現。

總的來說,AI 技術在地震預測方面的突破是非常引人注目的。這些技術的成功為提高預警時間、降低潛在損失提供了實質的可能性。地震學界的這一重大進展,標誌著人工智慧在災害管理領域的重要里程碑。隨著未來研究的不斷深入,我們可以期待更加準確和可靠的地震預測系統的誕生,一起守護我們的家園。

圖片來源:地震怕收不到「國家級警報」?iPhone、安卓設定看這

參考資料:

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