Wereldwijd vinden er elke dag honderden aardbevingen plaats. Jaarlijks meer dan een miljoen. De meeste zijn echter met een magnitude van 1 tot 2 op de schaal van Richter zo licht dat ze alleen door gevoelige instrumenten kunnen worden waargenomen. Aardbevingen van magnitude 4 veroorzaken pas merkbare trillingen, en aardbevingen van magnitude 5 kunnen schade aan gebouwen veroorzaken. Deze aardbevingen vinden meer dan 10.000 keer per jaar plaats.
Zelfs aardbevingen met een magnitude van meer dan 7 komen maandelijks voor. En aardbevingen met een magnitude van meer dan 8 komen ongeveer jaarlijks voor. De zwaarste aardbeving ooit gemeten was de Valdivia-beving op 22 mei 1960 in Chili. Deze had een magnitude van 9,5 en veroorzaakte een tsunami van 25 meter hoog. Overigens wordt ook Nederland vaak geschokt. Vooral het gasgebied Groningen wordt jaarlijks opgeschrikt door ongeveer 100 aardbevingen volgens het KNMI. Recentelijk vond één van de zwaarst gemeten aardbevingen plaats op 22 mei, met een magnitude van 3,4.
Hoewel de aardbevingen in Nederland relatief weinig schade veroorzaken, beschadigen ze in veel landen niet alleen huizen en bezittingen, maar kosten ze ook veel te vaak mensenlevens. Het zijn echter niet altijd de zwaarste aardbevingen die de meeste schade aanrichten, vaak zijn het de zwakkere naschokken die nog veel rampzaliger gevolgen hebben. Als deze bevingen konden worden voorspeld, zou veel schade kunnen worden beperkt en zouden levens kunnen worden gered.
Neuraal netwerk lokaliseert het epicentrum
Er zijn in principe twee soorten aardbevingen: tectonische en vulkanische. Tectonische aardbevingen komen veel vaker voor dan vulkanische en zijn ook veel zwaarder. Hierbij verspreiden seismische golven zich door de aarde, voornamelijk longitudinale of compressiegolven (P-golven) en transversale of schuifgolven (S-golven). De snellere (primaire) P-golven komen eerst bij een seismologisch station aan, dan de langzamere (secundaire) S-golven. Beide kunnen worden vastgelegd in seismogrammen.
Ondanks de steeds betere technologie is de voorspelling van aardbevingen tot op heden nog niet betrouwbaar. Maar onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hebben nu een manier gevonden om epicentra van aardbevingen precies te lokaliseren. Ze gebruiken een neuraal netwerk om de aankomsttijd van seismische golven te bepalen. In het tijdschrift Seismological Research Letters leggen ze uit dat kunstmatige intelligentie de gegevens net zo nauwkeurig kan analyseren als een ervaren seismoloog.
De wetenschappers leggen uit dat het belangrijk is om de binnenkomst van de vele aardbevingsgolven bij het seismometerstation nauwkeurig te bepalen, om de aardbevingen precies te kunnen lokaliseren. Alleen dan kunnen verdere seismologische evaluaties worden uitgevoerd. Ook is het mogelijk om naschokken te voorspellen, die soms meer schade kunnen veroorzaken dan de eerste beving. De precieze lokalisatie van epicentra maakt het ook mogelijk om onderaardse natuurkundige processen beter zichtbaar te maken, waardoor conclusies kunnen worden getrokken over het binnenste van de aarde.
Analyse door AI nauwkeuriger dan door seismologen
De evaluatie van seismogrammen gebeurt traditioneel met de hand. Dit vergt niet alleen veel tijd, maar is ook afhankelijk van de subjectiviteit van de seismoloog. De algoritmen die tot nu toe voor automatische evaluatie zijn ontwikkeld, hebben echter niet de nauwkeurigheid van het handmatig evalueren door een ervaren seismoloog bereikt. Het seismische golfveld wordt namelijk beïnvloed door meerdere natuurkundige processen waar rekening mee moet worden gehouden.
Wetenschappers van het Geofysisch Instituut (GPI) van het KIT, de Universiteit van Liverpool en de Universiteit van Granada hebben nu echter aangetoond dat kunstmatige intelligentie gegevens even nauwkeurig kan evalueren als mensen. Ze gebruikten een Convolutional Neural Network (CNN) en trainden het met een relatief kleine dataset van 411 aardbevingen in het noorden van Chili. Vervolgens bepaalde CNN de duur van onbekende P- en S-fasen minstens zo nauwkeurig als de handmatige meting van een ervaren seismoloog – en veel nauwkeuriger dan vroegere algoritmes.
“Onze resultaten tonen aan dat kunstmatige intelligentie de analyse van aardbevingen aanzienlijk kan verbeteren – niet alleen met grote hoeveelheden gegevens, maar ook met beperkte gegevens,” legt professor Andreas Rietbrock van de GPI uit.
Ook interessant:
Praag krijgt nieuw Europees instituut voor kunstmatige intelligentie
Kunstmatige intelligentie helpt het onderzoek naar zwermgedrag bij sprinkhanen én robots
Menselijk brein inspireert onderzoekers bij kunstmatige intelligentie
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
