De opwarming van het klimaat gaat veel verder dan het milieu
Aardbevingen, die ooit zeldzaam en onvoorspelbaar waren, worden steeds frequenter en heviger. Wetenschappers zijn druk bezig geweest met het ontwikkelen van middelen om dit type natuurrampen te voorspellen, echter met beperkt succes.
Nu biedt kunstmatige intelligentie een sprankje hoop. Door enorme hoeveelheden data te analyseren, helpt AI wetenschappers bij het herkennen van patronen die kunnen wijzen op een naderende aardbeving. Kan deze technologie eindelijk de antwoorden bieden waar we naar op zoek zijn? Klik verder om daar achter te komen.
Geologen proberen al sinds de jaren zestig van de vorige eeuw aardbevingen te voorspellen met behulp van moderne wetenschappelijke methoden, maar slagen daar nauwelijks in.
Veel wetenschappers hebben lang gedacht dat het voorspellen van aardbevingen onmogelijk was of zijn daar hooguit licht optimistisch over geweest.
Chris Marone, hoogleraar aardwetenschappen aan de Pennsylvania State University, legt uit dat de complexiteit van de breuklijnen die de hele wereld doorkruisen een factor is die het voorspellen van aardbevingen bemoeilijkt.
Breuklijnen zijn breuken of zones van breuken tussen twee blokken gesteente. Langs deze breuklijnen kan snel beweging plaatsvinden, wat resulteert in een aardbeving.
Breuken zijn echter niet altijd makkelijk te herkennen. De meeste bevinden zich ondergronds en zijn moeilijk te ontdekken.
Je kunt het misschien niet boven al het dagelijkse lawaai uit horen, maar de aarde rommelt voortdurend. Dit, in combinatie met verkeer, bouw en andere geluiden, maakt het moeilijk om duidelijke seismische signalen op te sporen.
Volgens de United States Geological Survey zijn voor een voorspelling van een aardbeving die ook daadwerkelijk bruikbaar is drie elementen nodig: locatie, timing en omvang. Tot nu toe, zegt men, kan niemand deze zaken met zekerheid voorspellen.
In plaats daarvan maken geologen 'gevarenkaarten', waarop de waarschijnlijkheid van een aardbeving binnen een bepaald tijdsbestek wordt geschat.
Deze kaarten kunnen helpen bij de planning, bijvoorbeeld door de bouwvoorschriften in risicogebieden te verbeteren. Ze bieden echter niet de nauwkeurigheid die nodig is voor vroegtijdige waarschuwingen, zodat mensen kunnen evacueren of onderdak kunnen zoeken.
Nu natuurrampen steeds vaker voorkomen, onderzoeken wetenschappers verschillende methoden om het voorspellen van aardbevingen te verbeteren, van seismische signalen tot het gedrag van dieren en atmosferische veranderingen.
Verschillende seismologen (onderzoekers die aardbevingen bestuderen) passen deze technologie toe in de hoop de problemen m.b.t. het voorspellen van aardbevingen op te lossen.
Het gebruik van AI vergroot en versnelt de mogelijkheden van een enkele wetenschapper. Omdat het voorspellen van aardbevingen afhankelijk is van enorm veel data en extreem tijdgevoelig is, is dit een belangrijk voordeel.
AI-programma's kunnen meerdere seismische gegevens tegelijkertijd verwerken en deze met veel precisie in 3D weergeven, sneller dan een mens dat zou kunnen.
Geofysicus Zachary Ross en zijn team van het California Institute of Technology hebben een AI-programma gecreëerd en in Californië testen ze het al. Deze regio is zeer geologisch actief en voorzien van veel seismometers.
Ross en zijn team namen vormen van seismische golven op in heel Zuid-Californië die door wetenschappers waren herkend als echte aardbevingen.
Stel je elke aardbeving voor als een uniek lied. Wetenschappers hebben deze 'liedjes' opgenomen en de specifieke noten en ritmes geïdentificeerd die iedere aardbeving uniek maken. Ze creëren een bibliotheek van deze 'liedjes' van aardbevingen.
Nu gebruiken ze een computerprogramma om naar het constante gezoem van de aarde te luisteren. Dit programma zoekt naar nieuwe 'liedjes' die overeenkomen met de nummers in hun bibliotheek. Als er een match gevonden wordt, kan dat een teken zijn van een naderende aardbeving.
Met het algoritme werden als snel bijna twee miljoen kleine aardbevingen opgespoord die tussen 2008 en 2017 niet eerder waren opgemerkt. Deze aardbevingen brachten een ingewikkeld netwerk van breuken en kenmerken van breuken aan het licht die bij eerdere zoekopdrachten naar aardbevingen over het hoofd waren gezien.
Met dit programma, een voorloper van volwaardige AI-software, konden alleen aardbevingen worden geïdentificeerd in het gegevensbestand dat overeenkwam met de trainingsdata. Dit betekent dat nieuwe seismische gebeurtenissen over het hoofd werden gezien.
Om het voorspellen van aardbevingen te verbeteren, wendde Ross zich tot geavanceerdere hulpmiddelen: zelflerende programma's die bestaande informatie konden gebruiken om het geluid van een breder scala aan aardbevingen te voorspellen.
Met behulp van de programma's werden snel veel aardbevingen met onbekende geluiden geïdentificeerd, die later door wetenschappers werden bevestigd.
Deze zelflerende programma's blijven zich ontwikkelen en doen tegenwoordig meer dan alleen het identificeren van stille aardbevingen en verborgen breuklijnen.
Ze zijn al overal in Californië ingezet, waar ze een nieuw type aardbevingszwerm hebben geïdentificeerd: een zwerm die lang aanhoudt en zich langzaam verplaatst.
In Hawaï werd met de nieuwe programma's een voorheen onbekend netwerk van pulserende, migrerende gesmolten rotsen onder twee actieve vulkanen ontdekt. Aan de hand van traditionele seismische analysemethoden is het niet gelukt om deze verborgen activiteit te detecteren.
Naarmate deze programma's zich verder ontwikkelen, kunnen ze worden gebruikt om de snelheid en nauwkeurigheid van systemen voor het voortijdig waarschuwen voor aardbevingen te verbeteren. "Dit is lichtjaren verder dan wat we een paar jaar geleden konden doen", zegt Ross. "Het bevindt zich nu op bovenmenselijk niveau."
In het aardbevingsgevoelige Tokio bijvoorbeeld scant AI-software beelden van camera's die op hoge punten in de stad zijn geplaatst om branden en ingestorte gebouwen te herkennen en de autoriteiten direct te waarschuwen zodra deze plaatsvinden.
In september 2023 boekten onderzoekers aan de University of Texas ook vooruitgang m.b.t. het voorspellen van aardbevingen. Met behulp van een AI-algoritme werd een week van tevoren 70% van de aardbevingen correct voorspeld tijdens een proef in China.
Een andere in Israël gevestigde groep beweerde onlangs een machine-learning-model te hebben ontwikkeld dat grote aardbevingen 48 uur van tevoren kan voorspellen met een nauwkeurigheid van 83%. Dit model analyseert veranderingen in het elektronengehalte in de ionosfeer die de afgelopen 20 jaar hebben plaatsgevonden.
Ondanks deze vooruitgang zullen AI-programma's menselijke wetenschappers niet vervangen, garandeert Ross. "Het zijn slechts hulpmiddelen", zegt hij, maar ze zouden in de toekomst net zo belangrijk kunnen worden als seismometers.
Bronnen: (National Geographic) (BBC) (Smithsonian Magazine)
Hoe AI kan helpen bij aardbevingsvoorspellingen
Kunstmatige intelligentie kan het voorspellen van aardbevingen mogelijk maken
LIFESTYLE Natuurramp
Aardbevingen, die ooit zeldzaam en onvoorspelbaar waren, worden steeds frequenter en heviger. Wetenschappers zijn druk bezig geweest met het ontwikkelen van middelen om dit type natuurrampen te voorspellen, echter met beperkt succes.
Nu biedt kunstmatige intelligentie een sprankje hoop. Door enorme hoeveelheden data te analyseren, helpt AI wetenschappers bij het herkennen van patronen die kunnen wijzen op een naderende aardbeving. Kan deze technologie eindelijk de antwoorden bieden waar we naar op zoek zijn? Klik verder om daar achter te komen.