الذكاء الاصطناعي يُعيد تشكيل مستقبل التنبؤ بالزلازل

عندما ضربت سلسلة من الزلازل جزيرة سانتوريني اليونانية هذا العام، مما أدى إلى تدافع السكان والسياح، لجأت عالمة الزلازل مارغريتا سيجو إلى QuakeFlow - وهي خوارزمية تعمل بالذكاء الاصطناعي - لتحليل الأزمة المتفاقمة.

تم تطوير QuakeFlow بواسطة جامعة ستانفورد، ويستفيد منالتعلم الآلي وأضاف سيجو، الذي يعمل في هيئة المسح الجيولوجي البريطانية، أن استخدام التكنولوجيا الحديثة والحوسبة السحابية يساعدان في الكشف عن النشاط الزلزالي ومعالجته بدقة وسرعة أكبر من الطرق التقليدية.

ومن خلال الاستفادة من الذكاء الاصطناعي، حدد سيجو 1500 هزة أرضية صغيرة بدءًا من ديسمبر/كانون الأول 2024 ــ تحذيرات خفية غالبًا ما تفوتها التقنيات التقليدية ــ قبل أن يتحول النشاط الزلزالي إلى أزمة كاملة في 26 يناير/كانون الثاني، وبلغت ذروتها في 2 فبراير/شباط.

وأوضح سيجو:

"عند النظر إلى الأحداث الكبرى (في سانتوريني)، لاحظ الباحثون نمطًا متكررًا - حيث جاءت الزلازل على شكل نبضات، بدءًا من زلزال بقوة أربع درجات، يليه زلزال بقوة خمس درجات، ثم زلزال بقوة أربع درجات مرة أخرى حتى استرخى النظام."

وأضافت:

"نحن نملأ الفجوات، ونرى العلاقة بين القدر الرباعي."

ال زلزال مدمر في جنوب شرق آسيا، مركزه ميانمار، ويعد هذا بمثابة تذكير صارخ بالتحديات التي تواجه التنبؤ بالتوقيت وموقع وحجم الأحداث الزلزالية.

في حين أن الذكاء الاصطناعي قد أحدث بالفعل تحولاً في التنبؤ بالعواصف والفيضانات، فإن علماء الزلازل يستخدمونه الآن للكشف عن الزلازل التي لم يتم اكتشافها من قبل.

إن هذا الكنز المتنامي من البيانات لا يعمل على تعزيز تقييم المخاطر فحسب، بل يحمل أيضًا القدرة على إنقاذ الأرواح.

وقال كريستوفر جونسون، أحد العلماء في مختبر لوس ألاموس الوطني، لمؤسسة تومسون رويترز:

لقد أحدث الذكاء الاصطناعي ثورةً في قدرتنا على رصد المزيد من الزلازل الصغيرة التي عادةً ما تكون أقل من مستوى الإشارة إلى الضوضاء (الخلفية). ورغم وجود أجهزة استشعار في مناطق معينة... فمن المؤكد أن هناك أحداثًا لم تُرصد.

التنبؤ بزلزال محدد يشكل تحديًا

تحدث الزلازل عندما يتراكم الضغط وينطلق فجأة داخل قشرة الأرض، ولكن شدة هذا الضغط لا تحدد دائمًا حجم الزلزال.

على الرغم من عقود من البحث، لم يتمكن العلماء بعد من تحديد مقدمة نهائية - حدث يشير إلى حدوث وشيكزلزال.

وبدلاً من ذلك، يعتمد علماء الزلازل والمجتمعات المحلية على الأنماط التاريخية لتقييم مخاطر الزلازل في مناطق محددة.

وقال جونسون:

لدينا تقديرات للمخاطر تصل إلى 30 عامًا. لذا، إذا كنت تعيش بجوار صدع، فأنت تعلم أن هناك احتمالًا لوقوع زلزال خلال حياتك. وإذا حدث زلزال في أي مكان، يزداد احتمال وقوع زلزال آخر في تلك المنطقة خلال فترة قصيرة، وقد يتطور إلى زلزال أكبر.

وفي نيو مكسيكو، يستفيد فريق جونسون من نموذج الذكاء الاصطناعي Wav2Vec-2.0 التابع لشركة Meta، والذي تم تصميمه في الأصل للتعرف على الكلام، للكشف عن الزلازل بدقة غير مسبوقة.

من خلال تحليل أشكال الموجات الزلزالية - أنماط الاهتزازات بمرور الوقت -تتفوق الذكاء الاصطناعي على الطرق التقليدية في تتبع تحركات الأعطال في الوقت الفعلي.

وأشار إلى:

تريد أن تعرف متى وأين وما حجم المشكلة. محاولة حل كل هذه المشاكل دفعةً واحدة ليست هدفنا.

ومع ذلك، فإن تحديد الوقت والمكان الدقيقين لزلزال ما زال يشكل التحدي الأكبر في علم الزلازل.

لقد أصبح هذا المسعى أكثر إلحاحاً نظراً لأن تغير المناخ قد يؤثر على النشاط الزلزالي العالمي.

تشير الأبحاث الصادرة عن المركز الألماني لأبحاث علوم الأرض GFZ إلى أن ارتفاع مستويات سطح البحر يمارس ضغطًا إضافيًا على الصدوع التكتونية، مما قد يؤدي إلى تسريع دوراتها الزلزالية وزيادة وتيرة الزلازل في جميع أنحاء العالم.

الموارد الكافية والضرورية اللازمة للتنبؤ بالزلازل

تعمل الذكاء الاصطناعي على إحداث ثورة في مجال اكتشاف الزلازل، لكن فعاليتها لا تزال تعتمد على البيانات الزلزالية عالية الجودة - وهو أمر لا تستطيع جميع البلدان توفيره.

وأضاف جونسون أن الدول الأكثر ثراء مثل الولايات المتحدة والصين لديها البنية الأساسية لدعم شبكات قياس الزلازل الكثيفة، في حين تفتقر المناطق المعرضة للزلازل مثل الفلبين ونيبال في كثير من الأحيان إلى الموارد اللازمة.

ولسد هذه الفجوة، يتجه الباحثون إلى حلول بديلة، بما في ذلك أجهزة قياس التسارع في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية.

على سبيل المثال، قامت شركة جوجل بدمج تحذيرات الزلازل في نظام التشغيل أندرويد الخاص بها، وتم إطلاقها في كاليفورنيا في عام 2020، وسيتم توسيعها إلى الهند في عام 2023.

والآن، أصبح النظام ميزة عالمية، إذ يقوم بتحليل البيانات من ملايين الهواتف الذكية، ويكتشف الهزات في الوقت الحقيقي ويرسل التنبيهات خلال ثوانٍ - مما يمنح المستخدمين لحظات حاسمة للاستعداد قبل الاصطدام.

ما وراء الكشف،التكنولوجيا المعتمدة على الذكاء الاصطناعي تعزيز الاستجابة للكوارث.

وفي الهند، قام الباحثون بتطوير نظام الإنذار المبكر بالزلازل في ولاية أوتاراخاند، وهو عبارة عن منصة تعتمد على التطبيقات تصدر التنبيهات وتوفر بيانات الموقع للمساعدة في تنسيق جهود الإنقاذ.

صرح سيجو قائلا:

"الثانية الواحدة هي بمثابة الأبدية في الزلزال."

يمكن للتحذيرات المبكرة أن تقلل من الأضرار وتنقذ الأرواح من خلال السماح للقطارات عالية السرعة بالتباطؤ أو إيقاف الإجراءات الطبية الحرجة قبل وقوع الزلزال.

وبالنظر إلى المستقبل، من الممكن أن يلعب التعلم الآلي دوراً أعظم في إدارة المخاطر الزلزالية.

من خلال تحليل كميات هائلة من البيانات،الذكاء الاصطناعي وقد يساعد ذلك الحكومات قريبًا على تحسين تقييمات المخاطر وتنفيذ تدابير السلامة الأكثر فعالية.

وأشارت إلى:

"لا ينبغي لنا أن نكون دائمًا في حالة ذعر."

على الرغم من أن الزلازل لا تزال غير قابلة للتنبؤ، فإن الذكاء الاصطناعي يقدم مسارًا واعدًا للحد من دمارها.

واختتم سيجو قائلا:

"إننا نعيش ثورة في فهم الأرض."