Μπορεί η τεχνητή νοημοσύνη να «δει» έναν μεγάλο σεισμό πριν συμβεί;
Η νέα έρευνα ανοίγει έναν ακόμη δρόμο στην προσπάθεια των επιστημόνων να κατανοήσουν καλύτερα τη συμπεριφορά των μεγάλων σεισμών, χωρίς όμως να λύνει το μεγαλύτερο αίνιγμα της σεισμολογίας: το πότε και πού θα εκδηλωθεί ο επόμενος ισχυρός σεισμός.
Ερευνητές του Κέντρου Γεωεπιστημών Helmholtz (GFZ), με επικεφαλής τον δρ. Sadegh Karimpouli και την καθηγήτρια Patricia Martínez-Garzón, ανέπτυξαν σε συνεργασία με διεθνείς επιστημονικές ομάδες μια νέα μέθοδο ανάλυσης σεισμικών δεδομένων, η οποία μπορεί να εντοπίζει χαρακτηριστικές μεταβολές στη σεισμική δραστηριότητα πριν από ορισμένους μεγάλους σεισμούς.
Τεχνητή νοημοσύνη αναζητά τα «ίχνη» πριν από έναν μεγάλο σεισμό
Η νέα προσέγγιση αξιοποιεί τεχνικές μη επιβλεπόμενης μηχανικής μάθησης (unsupervised machine learning). Σε αντίθεση με τις κλασικές μεθόδους, ο αλγόριθμος δεν αναζητά προκαθορισμένα πρότυπα, αλλά «μαθαίνει» μόνος του από τα ίδια τα σεισμολογικά δεδομένα, εντοπίζοντας μεταβολές που δύσκολα μπορούν να διακριθούν με τις συμβατικές αναλύσεις.
«Αντί να αναζητούμε συγκεκριμένα προσεισμικά φαινόμενα, αφήσαμε τα ίδια τα δεδομένα να αποκαλύψουν τη δομή τους, αξιοποιώντας τη λεγόμενη μη επιβλεπόμενη μάθηση, όπου τα κριτήρια αναγνώρισης δεν είναι προκαθορισμένα», εξηγεί ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, δρ. Sadegh Karimpouli, επιστήμονας του Τμήματος Γεωμηχανικής και Επιστημονικών Γεωτρήσεων του GFZ.
Παρόμοιες τεχνολογίες έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί για την έγκαιρη αναγνώριση κατολισθήσεων και ηφαιστειακών εκρήξεων.
Δοκιμάστηκε σε γνωστούς μεγάλους σεισμούς
Οι επιστήμονες εφάρμοσαν τη μέθοδο σε σεισμούς που έχουν μελετηθεί εκτενώς:
- τον σεισμό των 7,8 Ρίχτερ στο Καχραμανμαράς της Τουρκίας το 2023,
- τον σεισμό των 8,1 Ρίχτερ στο Ικίκε της Χιλής το 2014,
- τον σεισμό των 6,1 Ρίχτερ στη Λ’ Άκουιλα της Ιταλίας το 2009.
Και στις τρεις περιπτώσεις εντοπίστηκαν χαρακτηριστικά μοτίβα προσεισμικής δραστηριότητας, τα οποία εμφανίστηκαν από λίγες εβδομάδες έως και αρκετούς μήνες πριν από τον κύριο σεισμό.
Αντίθετα, στον σεισμό του Αματρίτσε στην Ιταλία το 2016 και στον σεισμό της Νότο στην Ιαπωνία το 2024 δεν καταγράφηκαν αντίστοιχα προειδοποιητικά μοτίβα.
Οι σεισμοί αντιμετωπίζονται ως «οικογένειες»
Μία από τις βασικές καινοτομίες της έρευνας είναι ότι οι επιστήμονες δεν εξέτασαν κάθε σεισμό ξεχωριστά, αλλά ως μέρος μιας «οικογένειας» σεισμών, δηλαδή ομάδων γεγονότων που συνδέονται χωρικά, χρονικά και ως προς το μέγεθός τους.
«Οι σεισμοί δεν είναι απομονωμένα γεγονότα. Επηρεάζουν ο ένας τον άλλον και όσο πλησιάζει η στιγμή της ρήξης, τόσο ισχυρότερη γίνεται αυτή η αλληλεπίδραση», εξηγεί ο καθηγητής Marco Bohnhoff, επικεφαλής του ίδιου ερευνητικού τμήματος στο GFZ.
«Αναλύοντας τη συλλογική τους συμπεριφορά, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα τον τρόπο με τον οποίο συσσωρεύονται οι τάσεις στον γήινο φλοιό πριν από έναν μεγάλο σεισμό».
Οι ερευνητές ανέλυσαν δεκάδες φυσικά και στατιστικά χαρακτηριστικά της σεισμικής δραστηριότητας, όπως η χωρική συγκέντρωση των σεισμών, η μεταξύ τους αλληλεπίδραση και δείκτες που σχετίζονται με τη συσσώρευση τάσεων. Στη συνέχεια, ο αλγόριθμος ταξινόμησε αυτόματα αυτές τις «οικογένειες» σε διαφορετικές κατηγορίες, οι οποίες αντιστοιχούν σε διαφορετικά στάδια εξέλιξης των γεωλογικών τάσεων.
Τα προειδοποιητικά σημάδια πριν από τη ρήξη
Στις περιπτώσεις όπου η μέθοδος λειτούργησε, οι επιστήμονες εντόπισαν μια νέα κατηγορία σεισμικής συμπεριφοράς λίγο πριν από τον κύριο σεισμό.
Τα χαρακτηριστικά αυτής της κρίσιμης φάσης περιλάμβαναν:
- αυξημένη ομαδοποίηση και αλληλεπίδραση μεταξύ των σεισμών,
- μεγαλύτερη χωρική και χρονική συγκέντρωση της σεισμικής δραστηριότητας,
- αυξημένη απελευθέρωση σεισμικής παραμόρφωσης.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, όλα αυτά αποτελούν ενδείξεις ότι το ρήγμα πλησιάζει σε κατάσταση αστάθειας.
«Παρατηρούμε μια μετάβαση από σχετικά σταθερή σεισμική δραστηριότητα, όπως είχε καταγραφεί στο παρελθόν στην ίδια περιοχή, σε μια πιο οργανωμένη και κρίσιμη κατάσταση λίγο πριν από τη θραύση του ρήγματος», αναφέρει ο Karimpouli.
Γιατί δεν μπορούν να προβλεφθούν όλοι οι σεισμοί
Η έρευνα αναδεικνύει ταυτόχρονα και έναν σημαντικό περιορισμό. Δεν προηγούνται όλοι οι μεγάλοι σεισμοί από αναγνωρίσιμα προσεισμικά φαινόμενα.
Στον σεισμό του Αματρίτσε το 2016 δεν εντοπίστηκε καμία σαφής «κρίσιμη» σεισμική συμπεριφορά πριν από τη δόνηση, ενώ κάτι αντίστοιχο συνέβη και στον σεισμό της Νότο στην Ιαπωνία το 2024.
«Αυτή η μεταβλητότητα αντικατοπτρίζει την πολυπλοκότητα τόσο των συνθηκών παρακολούθησης όσο και των ίδιων των σεισμικών διεργασιών», επισημαίνει η καθηγήτρια Patricia Martínez-Garzón.
«Ορισμένα ρήγματα μπορεί να σπάσουν χωρίς να εμφανίσουν εμφανή σεισμικά προειδοποιητικά σημάδια, γεγονός που αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις για την πρόγνωση σεισμών».
Μπορεί να προβλέψει τον επόμενο μεγάλο σεισμό;
Οι ερευνητές δοκίμασαν τη μέθοδο και σε συνθήκες που προσομοιάζουν την πραγματική επιχειρησιακή πρόγνωση, χρησιμοποιώντας μόνο τα δεδομένα που θα ήταν διαθέσιμα πριν από κάθε μεγάλο σεισμό.
Καθώς προστίθενται νέα σεισμικά γεγονότα, το σύστημα ενημερώνεται διαρκώς και μπορεί να εντοπίσει πότε μια περιοχή αρχίζει να αποκλίνει από τη συνηθισμένη σεισμική συμπεριφορά της.
Ωστόσο, οι ίδιοι ξεκαθαρίζουν ότι η μέθοδος δεν επιτρέπει την ακριβή πρόβλεψη ενός σεισμού.
«Αυτό δεν σημαίνει ότι μπορούμε να προβλέψουμε με απόλυτη βεβαιότητα έναν σεισμό», διευκρινίζει ο Karimpouli. «Μας προσφέρει όμως ένα ισχυρό εργαλείο για να αναγνωρίζουμε πότε ένα σύστημα ρηγμάτων συμπεριφέρεται διαφορετικά από το φυσιολογικό».
Ένα ακόμη βήμα προς πιο αξιόπιστη πρόγνωση
Η έρευνα, που χρηματοδοτείται από το ευρωπαϊκό πρόγραμμα ERC Starting Grant QUAKEHUNTER, φιλοδοξεί να ενσωματώσει στο μέλλον τις νέες αυτές μεθόδους σε συστήματα παρακολούθησης σεισμών σε πραγματικό χρόνο.
Όπως σημειώνει η Patricia Martínez-Garzón, «Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι η μηχανική μάθηση μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό των προσεισμικών φάσεων, όταν αυτές υπάρχουν και μπορούν να καταγραφούν από τα διαθέσιμα όργανα παρακολούθησης. Το επόμενο βήμα είναι να ενσωματώσουμε αυτές τις μεθόδους σε συστήματα παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο και να κατανοήσουμε καλύτερα γιατί ορισμένοι σεισμοί εμφανίζουν σαφή προειδοποιητικά σήματα, ενώ άλλοι όχι».
- Μόλις τώρα Πληρωμές e-ΕΦΚΑ και ΔΥΠΑ: Πάνω από 1,19 δισ. ευρώ σε 1,74 εκατ. δικαιούχους
- 3 λεπτά πριν Φωτιά στη Λεωφόρο Κηφισού: Κυκλοφοριακό κομφούζιο στο ρεύμα προς Λαμία
- 14 λεπτά πριν Harry Styles: Η Ελληνίδα που τον έκανε να σταματήσει τη συναυλία στο Wembley
