Исследователи из Университета Вашингтона научились использовать подводные интернет-кабели как гигантские сейсмографы. Новая система с искусственным интеллектом улавливает даже слабые землетрясения, которые раньше терялись в океанском шуме. Работа опубликована в журнале Seismological Research Letters.
Интернет-кабели на дне океана могут работать как датчики землетрясений
Исследователи из Университета Вашингтона научились использовать подводные интернет-кабели как гигантские сейсмографы. Новая система с искусственным интеллектом улавливает даже слабые землетрясения, которые раньше терялись в океанском шуме.
Горы Кенай возвышаются над заливом Кука, под которым два оптоволоконных кабеля собирают сейсмические данные с зашумленного морского дна, чтобы исследователи могли доработать их с помощью искусственного интеллекта. Qibin Shi
Профессор Калифорнийского технологического института Чжунвэнь Чжань предложил с помощью 40-километровых оптоволоконных кабелей исследовать структуру Луны, регистрируя слабые лунотрясения. Решения технически удивительно похожи, но земная система работает с уже существующими кабелями и фильтрует океанский шум с помощью ИИ, а лунная концепция еще ждет своей реализации.
Северо-запад США защищают более 600 сейсмических станций, но главная угроза скрывается на дне океана. Это зона субдукции Каскадия, где тектоническая плита Хуан-де-Фука погружается под Северо-Американскую плиту. Мониторить активность подводных разломов крайне сложно традиционными методами.
Карта зоны субдукции Каскадия
Ученые из Университета Вашингтона нашли неожиданное решение — превратить телекоммуникационные оптоволоконные кабели в сейсмографы. Технология распределенного акустического зондирования (DAS) измеряет вибрации морского дна через световые импульсы в кабелях. Когда землетрясение происходит, оно искажает отраженный свет, что позволяет определить источник колебаний.
ИИ фильтрует шум океана
Кабель, к которому подключились ученые, нижний на рисунке.
Главная проблема — слабые сигналы тонут в океанском шуме. Команда разработала алгоритм машинного обучения, который усиливает полезный сигнал в 2,5 раза. «Хорошо обученная модель распознает землетрясения, которые человеческий глаз не может увидеть», — объясняет соавтор исследования Цибинь Ши.
Ученые протестировали систему на действующих кабелях: подключились к сети Ocean Observatory Initiative у берегов Орегона, не нарушая передачу данных. За три дня эксперимента они получили огромные объемы высококачественных данных о сейсмической активности зоны субдукции.
«Это наш лучший шанс для решения научных вопросов, мониторинга и раннего предупреждения о цунами и землетрясениях», — подчеркивает соавтор Марин Денолль. — «Это будущее — мы будем понимать тектонику плит, изучая малые землетрясения».