Các nhà khoa học Nga huấn luyện mạng thần kinh "lắng nghe" mặt đất nhằm dự báo động đất

Các nhà khoa học từ Đại học Tổng hợp Liên bang Viễn Đông (FEFU) với sư tham gia của các đối tác Trung Quốc đã đề xuất một thuật toán mới để dự báo động đất. Họ tạo ra chương trình máy tính để "quan sát" chính xác hơn cấu trúc vỏ Trái đất mà không cần đến tài nguyên tính toán khổng lồ.

© Sputnik / AI generated.

Kết quả nghiên cứu đã được trình bày tại hội thảo khoa học "Mối quan hệ Mặt trời - Trái đất và Vật lý của các dấu hiệu báo trước động đất" (Solar Terrestrial Relations and Physics of Earthquake Precursors).

Phương pháp phổ biến nhất để "lắng nghe" âm thanh bên trong Trái đất nhằm phát hiện các dấu hiệu báo trước động đất là đo đạc sự biến dạng của vỏ Trái đất thông qua các rung động và sóng âm tần số thấp. Hoạt động kiến tạo gia tăng, đứt gãy, và sự biến dạng của lớp đá ngầm thường giải phóng năng lượng đột ngột, tạo ra các sóng ứng suất đàn hồi được gọi là phát xạ địa âm, các nhà khoa học từ Đại học FEFU giải thích.

"Thông thường, nhiều tiếng ồn và rung động mạnh do con người tạo ra gây nhiễu các quan sát địa chấn. Chúng tôi đề xuất sử dụng một nguồn nhân tạo để tạo ra 'ánh sáng' địa chấn bổ sung cho một phần vỏ Trái đất và làm lộ rõ cấu trúc của nó. Những thay đổi trong cấu trúc của môi trường địa chất có thể cho thấy sự kích hoạt của các quá trình địa chấn. Thực tế này có thể được sử dụng như một dấu hiệu nhận biết sắp có động đất," – ông Sergei Shevkun, một trong những tác giả của dự án và là phó giáo sư tại Khoa Điện tử, Viễn thông và Thiết bị đo lường thuộc Đại học Tổng hợp Liên bang Viễn Đông, cho biết.

Các nhà khoa học của đại học FEFU đã phát triển một chương trình xử lý kết quả quan sát có sử dụng phương pháp mới - Mạng thần kinh thông tin vật lý (Physics- Informed Neural Networks - PINN), cũng như kiến trúc mạng thần kinh học sâu - Mạng Kolmogorov Arnold (KAN).

"Thông thường, cần phải tăng số lượng quan sát để cải thiện độ chính xác. Phương pháp mới cho phép khắc phục hạn chế này và bổ sung dữ liệu quan sát bằng thông tin đã biết về các mô hình vật lý của các quá trình xảy ra trong vỏ Trái đất", ông Shevkun nói thêm.

Theo nhà khoa học này, phương pháp tiếp cận mới giúp giảm chi phí tính toán khi xử lý tín hiệu âm thanh đồng thời cải thiện độ phân giải, cho phép thu thập được khối lượng lớn hơn và tạo ra các bản đồ 2D và 3D chính xác hơn về cấu trúc địa chất.

"Ở giai đoạn này, dư án nghiên cứu mang tính chất lý thuyết: chúng tôi đã tiến hành các thí nghiệm số và thu được những kết quả khả quan. Trong tương lai gần, những ý tưởng của chúng tôi có thể có những ứng dụng quan trọng: ví dụ, trong lĩnh vực thăm dò địa chấn được sử dụng để tìm kiếm các mỏ dầu, khí đốt, than đá và quặng, cũng như trong khảo sát địa kỹ thuật là bước bắt buộc trước khi xây dựng các công trình lớn," nhà khoa học Shevkun từ Đại học FEFU cho biết.