Pelnas:
- Galimybė naudoti dirbtinio intelekto fazių rūšiavimo ir detektorių galią, kad būtų galima valdyti išvestį naudojant likutinę analizę ir natūralų dirbtinį skirtumą
- Gebėjimas valdyti dydžio prisotinimą ir neapibrėžtumą išankstinio įspėjimo metu ir suprasti, kad sistema pagrįsta kelių sluoksnių patikra, o ne vienu modeliu
- Gebėjimas suprasti skirtumą tarp jau įvykusio žemės drebėjimo numatymo ir būsimo žemės drebėjimo deterministinio numatymo bei nemokslinių prognozavimo užklausų atmetimo.
Kai įvyksta žemės drebėjimas, per kelias sekundes iš tūkstančių stočių suplaukia duomenys ir prasideda geofiziko užduotis: iš kur kilo šios bangos, kokio dydžio jos buvo, kuris gedimas plyšo? Žemės drebėjimų seismologija – tai mokslas, nustatantis žemės drebėjimų vietą, dydį ir mechanizmą registruojant žeme sklindančias seismines bangas. Tai geofizikos šaka, kurioje dirbtinis intelektas (AI) yra bene brandžiausias: dėl milijonų bangų formų dirbtinio intelekto fazių ekstraktoriai ir žemės drebėjimų detektoriai yra labai galingi. Šiame skyriuje mes išnagrinėsime tikrąją AI galią fazių atskyrimo, žemės drebėjimo aptikimo ir išankstinio įspėjimo srityse; Tačiau pamatysime, kodėl patikrinimas ir žmogaus kontrolė šioje gyvybės saugos srityje yra nediskutuotini.
Pagrindinės sąvokos
Trumpas žodynas. Fazė yra atėjimas, kai įraše atsiranda tam tikro tipo seisminė banga (P banga – pirmoji atplaukianti greita suspaudimo banga; S banga – lėtesnė šlyties banga). Fazių paėmimas yra tikslaus P ir S atvykimo laiko žymėjimas įraše; Tai yra žemės drebėjimo vietos nustatymo pagrindas. Žemės drebėjimo aptikimas reiškia žemės drebėjimo signalo atskyrimą ir fiksavimą nuo triukšmo nuolatiniame duomenų sraute. Didumas yra žemės drebėjimo išskiriamos energijos matas. Židinio mechanizmas apibrėžia plyšusio gedimo geometriją (smūgį, kritimą, slydimą).
Žemės drebėjimo vietos nustatymas pagrįstas šaltinio trianguliavimu, derinant P ir S atvykimo laiką daugelyje stočių. Mažos fazių laiko paklaidos virsta didelėmis padėties paklaidomis, todėl fazės ištraukimo tikslumas yra labai svarbus.
Fazių ištraukimas ir aptikimas naudojant AI
Įprastas fazių ištraukimas (pvz., STA/LTA – atvykimo fiksavimas su trumpo/ilgo lango energijos santykiu) kovoja su triukšmingais įrašais ir praleidžia daugybę nedidelių žemės drebėjimų. Dirbtinio intelekto pagrindu veikiantys rūšiuotojai (gilūs neuroniniai tinklai, išmokyti iš milijonų rankomis pažymėtų fazių) atlieka šį darbą ir tiksliau, ir daug greičiau; Visų pirma, jis sukėlė revoliuciją fiksuojant mikrožemės drebėjimus (labai mažus, triukšmingus drebėjimus). AI taip pat gali nuolat nuskaityti duomenis ir automatiškai praturtinti žemės drebėjimų katalogą.
Tačiau yra dvi rizikos. Pirmasis yra klaidingas aptikimas: AI gali supainioti pravažiuojantį traukinį, sprogimą ar triukšmo modelį su žemės drebėjimu. Antrasis yra praleistas aptikimas: jis gali praleisti neįprastą įvykį, kuris nėra panašus į treniruočių rinkinį. Todėl automatiniam katalogui taikoma seismologo kontrolė; Ypač sprendimų priėmimo įvykiai (dirbtinis/natūralus skirtumas, cunamio potencialas) patvirtinami rankiniu būdu.
Patarimas: patikrinkite AI ištraukiklio grąžintus P ir S laikus, žiūrėdami į likutines vertes žemės drebėjimo vietos sprendime. Didelis likutis stotyje rodo, kad ta fazė buvo surūšiuota neteisingai; Nesileiskite aklai į vietos nustatymo sprendimą.
Išankstinis įspėjimas: sekundžių mokslas
Žemės drebėjimo išankstinis įspėjimas (EEW) yra sistema, kuri užfiksuoja greitą žemės drebėjimo P bangą ir per kelias sekundes išsiunčia įspėjimą, kol destruktyvesnė, bet lėtesnė S banga ir paviršiaus bangos pasiekia atokias vietoves. AI gali pagreitinti dydžio ir vietos įvertinimą nuo pirmųjų kelių P bangos sekundžių. Tačiau čia rizika didžiausia: klaidingas pavojaus signalas gali sukelti paniką ir ekonominius nuostolius, praleistas/pavėluotas įspėjimas gali kainuoti gyvybę. Taigi EĮO sistemos yra daugiasluoksnės, kryžmiškai tikrinamos ir nuolat keliais metodais patvirtinamos inžinerinės sistemos; Tai nėra patikėta vienam AI modeliui.
Atsargiai: dydžio įvertinimas nuo pirmųjų sekundžių iš prigimties yra neapibrėžtas; didelis žemės drebėjimas iš pradžių gali pasirodyti mažas (didumo prisotinimas). Nepriimkite pirmojo AI spėjimo kaip galutinio; Sistema turėtų būti suprojektuota taip, kad atnaujintų prognozę keičiantis bangos formai, o neapibrėžtumas turėtų būti aiškiai perduotas.
Skirtumas tarp įvertinimo ir numatymo: etinė riba
Čia yra kritinis skirtumas. AI gali numatyti (iš matavimo daryti išvadą) įvykusio žemės drebėjimo vietą / stiprumą. Tačiau moksliškai neįmanoma numatyti, kada įvyks būsimas žemės drebėjimas (deterministinis žemės drebėjimo numatymas); Tai yra riba, dėl kurios seismologija sutinka. Klaidina ir neetiška teigti, kad naudojant AI „šią dieną įvyks žemės drebėjimas“. Teisėtas yra tikimybinis pavojaus įvertinimas (ilgalaikis, statistinis žemės drebėjimo pavojus), o ne tiksli dienos prognozė.
trys mini dėklai
1 atvejis – dešimt kartų turtingesnis katalogas. Kai regioniniame tinkle buvo įdiegtas AI fazės ekstraktorius, žemės drebėjimų, aptiktų iš tų pačių nuolatinių duomenų, skaičius išaugo maždaug 10 kartų; Tapo matomi tūkstančiai mikrožemės drebėjimų ir paaiškėjo gedimo geometrija. Seismologai patikrino katalogą su atsitiktiniais mėginiais ir likučių analize, pašalindami klaidingus teigiamus rezultatus.
2 atvejis – sprogimo sumaišymas su žemės drebėjimu. Automatinė sistema įvardijo reguliarius sprogimus kasykloje kaip nedidelius žemės drebėjimus. Seismologas suprato, kad įvykiai visada vyksta tuo pačiu metu ir toje pačioje vietoje, o bangos forma turi sprogstamą pobūdį, ir sutvarkė: natūraliam ir dirbtiniam skirtumui reikia žmogaus kontrolės.
3 atvejis – neapibrėžtumo valdymas išankstinio įspėjimo metu. Atliekant EEW testą, AI per pirmąsias 3 sekundes numatė didelį žemės drebėjimą M6.0; Įvykis iš tikrųjų buvo M7.1. Sistema atnaujino prognozę besivystant bangai, o perspėjimas buvo pateiktas su neapibrėžtumo riba, nes buvo žinomas sodrumo dydis. Pamoka: atnaujintas dizainas, kuris neužfiksuoja pirmo spėjimo, gelbsti gyvybes.
Keturi kopijuojami šablonai
1) Fazių atskyrimo valdymas:
Jūsų vaidmuo: seismologas. Noriu valdyti YZ fazės rūšiuotojo pateiktus P/S laikus. Kaip interpretuoti likutines reikšmes padėties sprendime, virš kokios slenksčio peržiūrėti stotį, kaip išgauti neteisingai ištrauktą fazę? Suteikite veiksmingą valdymo srautą.
2) Klaidingo aptikimo filtras:
Mano automatiniame žemės drebėjimų kataloge kyla įtarimas dėl dirbtinių šaltinių (sprogimų, kultūrinio triukšmo). Į kokius kriterijus (kartojanti vieta/laikas, bangos formos pobūdis, dažnio turinys) turėčiau atsižvelgti, kad juos atskirčiau nuo natūralių žemės drebėjimų? Sukurkite kontrolinį sąrašą.
3) Dydžio neapibrėžtumo komunikacija:
Išankstinio įspėjimo kontekste apskaičiavau dydį nuo pirmųjų sekundžių. Kaip atsižvelgti į dydžio prisotinimą ir neapibrėžtumą, kaip atnaujinti įvertinimą, kai banga vystosi, kaip išreikšti įspėjimą su neapibrėžtumo riba? Pasakyk tai paprastai.
4) Numatymo limito priminimas:
Jūsų vaidmuo: seismologijos etikos patarėjas. Vadovas prašo manęs nuspėti „kito žemės drebėjimo datą“ naudojant AI. Parašykite, kodėl deterministinis žemės drebėjimo numatymas nėra mokslinis, kokius teisėtus tikimybinio pavojaus produktus galiu pasiūlyti vietoj jų ir kaip galiu sąžiningai paaiškinti ribas.
Silpnas raginimas / Stiprus raginimas
Silpnas raginimas:
Su AI nuspėkite, kada šiame regione įvyks kitas žemės drebėjimas.
Moksliškai neįmanomas ir neetiškas prašymas; Jei AI sukuria išgalvotą tikrumą, tai pakenks.
Galingas raginimas:
Jūsų vaidmuo: seismologas. Kontekstas: regioninis tinklas, nuolatiniai duomenys. Užduotis:(1) Parašykite katalogo praturtinimo žingsnius su AI fazės išskyrimu; 2) aprašoma, kaip kontroliuoti klaidingo aptikimo (detonacijos/triukšmo) ir prasidėjimo riziką; (3) Parodykite man, kaip pranešti apie rezultatus tikėtina pavojaus kalba. KURTI deterministinę dienos prognozę; Pabrėžkite, kad tai nemoksliška.
Sistema, kuri atskiria teisėtus spėjimus nuo nemokslinių spėlionių ir reikalauja patikrinimo, reikalauja, kad sritis būtų atsakinga.
Užduotys ir AI vaidmuo
Quest
AI galia
Pagrindinė rizika
žmogaus valdymas
Fazinis ištraukimas
labai aukštas
neteisingas atvykimas
Likutinė analizė
žemės drebėjimo aptikimas
labai aukštas
Klaida/praleidimas
Katalogo auditas
Dydžio įvertinimas
aukštas
prisotinimas
neapibrėžtumo riba
išankstinis įspėjimas
aukštas
klaidingas pavojaus signalas
Daugiasluoksnė sistema
ateities prognozė
Nėra (ne mokslinė)
suklaidinti
atmesti
Dažnos klaidos
- Automatinio katalogo naudojimas jo nepatikrinus. Gali nutekėti klaidingas aptikimas ir detonacijos.
- Fazių laikų nustatymas nebėra jokios kontrolės. Nedidelė ištraukimo klaida pažeidžia vietą.
- Mano, kad pirmasis dydžio įvertinimas yra tikslus. Yra dydžio prisotinimas.
- EĮO patikėjimas vienam modeliui. Gyvybės saugumui reikalingas daugiasluoksnis patikrinimas.
- Deterministinio žemės drebėjimo prognozės kūrimas. Tai nemoksliška; Kreipkitės į galimą pavojų.
Apibendrinant
Žemės drebėjimų seismologija yra viena iš geofizikos sričių, kurioje dirbtinis intelektas yra stipriausias: ji dešimteriopai padidina katalogų skaičių fazių ištraukimo ir mikrožemės drebėjimo aptikimo metu, taip sutaupant sekundžių išankstiniam įspėjimui. Bet tai sritis, persipynusi su gyvybės saugumu; Klaidingas aptikimas, sprogimo trukdžiai, dydžio prisotinimas ir klaidingas pavojaus signalas yra tikra rizika. AI snaudžia; Seismologas kontroliuoja likučius analizuodamas, natūralų-dirbtinį skirtumą ir daugiasluoksnę sistemą. Ir nekintama riba: prognozuoti būsimo žemės drebėjimo dieną yra nemoksliška – teisėta yra tikimybinis pavojaus vertinimas.
Taikymo užduotis
Apsvarstykite nuolatinį seisminių duomenų scenarijų. Ištraukite AI ištraukiklio išvestį iš valdymo srauto atlikdami likučių analizę naudodami šabloną „Fazės ištraukimo valdymas“. Tada sukurkite kontrolinį sąrašą, kad atskirtumėte sprogimą / triukšmą nuo natūralaus žemės drebėjimo, naudodami šabloną „Klaidingo aptikimo filtras“. Galiausiai savais žodžiais parašykite, kaip sąžiningai nustatytumėte ribas, kai jūsų paprašys su kuo nors „numatyti kitą žemės drebėjimą“.
kontrolinis sąrašas
- [ ] Patikrinau AI fazės laikus atlikdamas likučių analizę.
- [ ] Išvaliau automatinį katalogą dėl klaidingo aptikimo / sprogimo.
- [ ] Dydžio įvertinimą išreiškiau su neapibrėžtumo riba.
- [ ] Išankstinį įspėjimą grindžiau daugiasluoksniu patvirtinimu, o ne vienu modeliu.
- [ ] Aš atmečiau prašymą dėl deterministinio žemės drebėjimo numatymo ir nukreipiau jį į tikimybinį pavojų.