Stanfordski seizmolog Gregory Beroza jednog je dana bio u šopingu kad je čuo pjesmu koju nije prepoznao. Stoga je izvadio svoj pametni telefon i upotrijebio popularnu aplikaciju Shazam da prepozna melodiju.
Shazam koristi algoritam da pronađe „akustični otisak prsta“ za pjesmu - onaj dio pjesme koji je čini jedinstvenom - i uspoređuje je sa svojom bazom pjesama.
Što ako, Beroza se pitao, može upotrijebiti sličnu tehniku za prepoznavanje potresa?
Godinama seizmolozi pokušavaju identificirati "mikrostruke" - potresi tako maleni da se čak ne registriraju na tradicionalnim mjernim alatima. Prepoznavanje mikro potresa može pomoći znanstvenicima da razumiju potresno ponašanje i potencijalno im pomoći u predviđanju opasnih seizmičkih događaja.
Poput pjesama, potresi imaju i otiske prstiju.
"Zemljina se struktura mijenja vrlo sporo, tako da zemljotresi koji se događaju jedan u drugom imaju vrlo slične valne oblike, to jest, tresu tlo na gotovo isti način", objašnjava Beroza.
S vremenom su istraživači stvorili baze podataka otisaka potresa kako bi identificirali pokrete tla koji mogu biti mikro potresi. Kad se dogodi pomicanje tla, seizmolozi mogu pomoću baze podataka vidjeti da li se podudara s bilo kojim poznatim otiskom zemljotresa. Ali korištenje tih baza podataka je spor proces, a seizmolozi često pokušavaju pročitati ogromne količine podataka u stvarnom vremenu.
"Možete zamisliti da ste pokušali usporediti sve vrijeme sa svim ostalim vremenima 365 dana u godini, 24 sata dnevno, brzo postaje vrlo velik posao", kaže Beroza. "Zapravo, postaje nemoguće velika."
Kako funkcionira FAST (Stanford) (Stanford) No Beroza je zaključio da bi čitač otiska prsta mikro-potresa, temeljen na algoritmu, mogao raditi potencijal gotovo trenutno.
Seizmolog je za izradu algoritma zaposlio tri studenta s stručnošću u računalnoj geoznanosti. Zajedno, tim je smislio program nazvan Prag otiska prsta i sličnost (FAST). Njegova skraćenica je prikladna: FAST može analizirati tjedan kontinuiranih seizmičkih podataka za manje od dva sata, 140 puta brže od tradicionalnih tehnika. Za razliku od tradicionalnih baza podataka, FAST koristi otiske prstiju za usporedbu "kao sa sličnim", uklanjajući vremenski gubitnički postupak usporedbe svih potresa sa svim ostalim potresima.
Rezultati rada tima nedavno su objavljeni u časopisu Science Advances .
"Potencijalna upotreba [FAST] zaista je posvuda", kaže Beroza. "To bi moglo biti korisno za pronalaženje potresa tijekom sekvence udaraca (manji potresi koji često prate veći] da biste razumjeli proces kojim jedan potres dovodi do drugog potresa."
Također bi moglo biti korisno u razumijevanju "inducirane seizmičnosti" - malih potresa uzrokovanih ljudskim ponašanjem. Čest uzrok inducirane seizmičnosti je ubrizgavanje otpadnih voda, pri čemu se onečišćena voda iz bušenja nafte i plina odlaže ubrizgavanjem u duboke podzemne bušotine. Smatra se da je ubrizgavanje otpadnih voda uzrok najvećeg ljudskog potresa u povijesti SAD-a, potresa magnitude 5, 7 u Oklahomi 2011. Iskopavanje, hidraulično lomljenje i izgradnja vrlo velikih rezervoara također su znali da uzrokuju potrese. Za razliku od prirodnih zemljotresa, čiji je broj ostao dosljedan tijekom godina, potresi koje je izazvao čovjek povećavaju se u učestalosti, kaže Beroza. FAST bi mogao biti posebno koristan u ovom području, pružajući istraživačima bolju sliku koliko ljudskih aktivnosti destabilizira Zemljinu koru.
Još uvijek postoje izazovi prije nego što se FAST može u potpunosti implementirati. U istraživanju tima, FAST je korišten samo s jednim instrumentom na jednoj liniji greške. Da bi bio široko koristan, mora biti umrežen preko niza seizmičkih senzora. To također mora biti još brže, kaže Beroza. Tim trenutno radi na tim poboljšanjima, a Beroza očekuje da će tijekom godine objaviti još rezultata.
