Машинное обучение помогло предсказать лабораторные землетрясения

Ученые из США и Британии применили машинное обучение при анализе искусственных землетрясений в лабораторных условиях, и нашли новый краткосрочный прогностический признак подземных толчков: шум мягких пород. Это поможет делать краткосрочные прогнозы землетрясений. Статья опубликована в журнале Geophysical Research Letters

Прогноз землетрясений — задача сложная. Геологи могут предсказать возможное его появление в определенный период, основываясь, например, на всех известных данных о тектонической активности в этой местности. На данный момент, однако, все известные методы не настолько эффективны, чтобы предсказать землетрясения и предотвратить его разрушительные последствия с точностью до дня или даже месяца. Авторы новой работы представили способ предсказания землетрясений, основанный на использовании методов машинного обучения.

Исследователи имитировали тектоническую активность с помощью сейсмической испытательной установки в Лос-Аламосской национальной лаборатории, которая сталкивала два больших плотных стальных блока. Также авторы применили машинное обучение на основе метода random forest для определения факторов, предшествующих появлению землетрясения. Использованный метод машинного обучения был основан на множестве деревьев решений, каждое из которых прогнозировало время до ближайшего колебания.

Ученые выяснили, что наиболее эффективным фактором предсказания лабораторного землетрясения были низкочастотные звуки, издаваемые блоками до самого столкновения, ранее принимавшимися за обычный шум (коэффициент детерминации — 0,89). Такой шум издает сбросовая грязь, богатая глиной мягкая порода, во время разлома при движении земных масс. При помощи этих звуков ученым удалось не только предсказать время начала «землетрясения», но и определить его мощность.

Авторы работы отмечают, что, несмотря на то, что им удалось точно определить важнейший фактор появления землетрясения, к полученным результатам следует относиться с осторожностью: лабораторные и настоящие землетрясения имеют несколько важных различий, в том числе — колоссальную разницу в размерах объектов.