Нейронные сети могут помочь предсказывать разрушительные землетрясения

Тектонические плиты движутся параллельно друг другу, что приводит к так называемым сдвиговым землетрясениям с относительно небольшой деформацией. Исследователи использовали искусственные нейронные сети, чтобы точно предсказать поведение земной коры при сдвиговом разломе.

По словам ученых RIKEN, искусственная нейронная сеть сделала первые шаги к прогнозированию времени и масштабов будущих разрушительных землетрясений. Их статья опубликована в журнале Nature Communications.

Землетрясения обычно происходят, когда части земной коры внезапно перемещаются вокруг трещины или разлома в скале. Это высвобождает огромное количество энергии напряжения, которая сотрясает окружающий регион, иногда вызывая огромные разрушения, как, например, в случае февральских землетрясений в Турции и Сирии.

Прогнозирование землетрясения до того, как оно произойдет, может дать людям достаточно времени для эвакуации из угрожаемых районов, что может спасти многие тысячи жизней. Но предсказание землетрясений, как известно, сложно.

Для создания математических моделей землетрясений исследователи часто проводят аналогию с дефектами в структуре кристаллов — трещины внутри кристаллов напоминают разломы в земной коре. Применительно к движению разломов земной коры эти «дислокационные модели» описывают движение и деформацию земной коры во время землетрясений.

Исследователи обучали свои нейронные сети, используя физические законы, а не данные, что идеально подходит для приложений, где сбор данных может быть затруднен.

Чтобы продемонстрировать эффективность подхода, исследователи применили свои нейронные сети, основанные на физике, для моделирования сдвиговых разломов, в которых два блока земной коры перемещаются горизонтально вокруг вертикального разлома. Сеть может превратить информацию о конкретном месте внутри Земли в прогноз величины смещения земной коры в этой точке.