AI giúp các nhà địa chất học phát hiện dấu hiệu động đất trước giờ chưa từng được biết

Oklahoma chưa bao giờ được biết đến vì các trận động đất thực. Trước năm 2009, bang này chỉ xảy ra khoảng 2 trận động đất 3 độ Richter mỗi năm (mức động đất nhỏ, gây ra rung lắc nhưng ít thiệt hại về tài sản). Trong năm 2015, số trận động đất đã tăng lên con số 900, bằng tổng số động đất của 304 năm trước cộng lại.

Sự gia tăng đột ngột này đến từ việc xử lý nước thải của nền công nghiệp đang phát triển với tốc độ chóng mặt tại bang này và nó đã đánh vào đúng điểm không ngờ tới của các nhà địa chấn. Vì trước giờ là một khu vực không chịu ảnh hưởng nhiều từ động đất, Oklahoma không có đủ thiết bị cần thiết để phát hiện và định vị chính xác vị trí các trận địa chấn và chính nó khiến việc điều tra nguyên nhân gặp nhiều khó khăn. Thibaut Petrol, một nhà nghiên cứu chuyên sâu về động đất đã cho tờ The Verge biết: "Lỗi chính không thuộc về chính sách phát triển của bàng Oklahoma vì thế vụ việc này không nằm trong kế hoạch dự đoán của chúng tôi. Để hiểu được điều gì đang xảy ra, chúng tôi cần một nguồn dữ liệu vô cùng lớn về các trận động đất tại đây".

Giải pháp mà Petrol cùng các sinh viên của mình thuộc khoa Kỹ Sư & Khoa Học Trái Đất thuộc trường đại học Harvard là dùng trí tuệ nhân tạo (AI) để nhận biết các dấu hiệu động đất từ dữ liệu được thu thập và ghi lại bằng địa chấn kế. Trong bài báo đăng trên tờ Science Advances, ông cùng đội của mình đã chứng minh phương pháp này có hiệu quả gấp 17 lần so với các phương pháp phân tích dữ liệu khác hiện nay trong cùng một khoảng thời gian.

Trí tuệ nhân tạo trong các trợ lý ảo như Alexa được áp dụng để phân tích dữ liệu động đất

Phương pháp này giống như việc phần mềm đo sóng âm được điều khiển bởi trợ lý ảo như Alexa và Siri. Chúng sẽ giúp nhận biết và khám phá những tín hiệu ngầm được ẩn dấu trong nhiễu. Với Alexa, khi hoạt động bình thường nó sẽ tách phần giọng nói của người dùng ra khỏi những tạp âm xung quanh nhà của người dùng. Trong phương pháp này thì ngược lại khi nó tách những tín hiệu nhiễu khỏi âm thanh địa chấn thông thường từ đó giúp phát hiện dấu hiệu của động đất dù là nhỏ nhất. Với cách này các nhà khoa học tại Oklahoma có thể thu thập được nhiều dữ liệu hơn so với dùng các phương pháp khác.

AI sẽ lọc ra các dữ liệu nằm trong nhiễu thu được từ địa chấn kế

Để làm được điều này, Petrol cùng các sinh viên của mình đã huấn luyện cho trí tuệ nhân tạo có khả năng tiến hóa được nhận biết các nhiễu nền (noise background), nghiên cứu dữ liệu tại các khu vực yên tĩnh như thời kỳ trước khi Oklahoma phát triển công nghiệp và địa chất tại vùng đất chết Wiscosin (bang mới chỉ có một trận động đất thực sự mạnh vào năm 1947). Với trí tuệ nhân tạo, phần mềm sẽ kiểm tra đầu vào và học để biết lọc ra những dữ liệu bình thường. Một khi nhận biết được những dao động bất thường, phần mềm sẽ lấy ra và phân tích chúng để đưa ra dự đoán về động đất, thứ trước giờ thường bị bỏ qua. Hơn nữa trí tuệ nhân tạo còn giúp nhận biết được tình trạng của các trận động đất bằng cách kết hợp các mô hình dữ liệu trước đây .

"Với phương pháp này chúng tôi có nhận biết cả những trận động đất có cường độ 0 độ Richter hay thậm chí là -1, điều mà trước giờ chúng ta không thể nhận biết được bằng mắt người." Petrol cho biết thêm.

AI giúp nhận biết những dấu hiệu nhỏ nhất mà mắt người không biết được

William Yeck, nhà địa chất học tại Viện Nghiên Cứu Địa Chất Học Mỹ (USGS) cho The Verge biết rằng việc áp dụng trí tuệ nhân tạo vào việc theo dõi khu vực thường xuyên xảy ra động đất như Oklahoma là phương pháp tốt nhất. Mặc dù việc phát hiện động đất mới chỉ là một phần của câu đố loài người cần giải về hiện tượng này tuy nhiên theo Yeck: "Ước lượng về vị trí và cường độ động đất là cần thiết. Đối với nhiều vụ nhỏ được phát hiện nhờ phương pháp này thực sự là một thử thách".

Nếu trí tuệ nhân tạo có thể được áp dụng rộng rãi tại Oklahoma, nó sẽ giúp các nhà địa chất học xác định chính xác nguyên nhân gây ra động đất tại bang này. Thậm chí hy vọng nó có thể dự đoán sớm được các trận động đất. Việc này dựa trên phân tích các biểu đồ trong dữ liệu thu về bằng việc tìm ra thời điểm các trận động đất nhỏ diễn ra một cách liên tiếp sau đó bùng nổ thành một vụ lớn hơn và gây ra tổn thất cho con người.

Dùng AI để dự đoán chứ không chỉ nhận biết động đất là một ý tưởng thú vị nhưng không phải là điều giúp các nhà địa chất học tự tin. Ít nhất tại Oklahoma, việc dự đoán không quan trọng bằng việc phát hiện. Và sự giúp đỡ của Petrol, các sinh viên của ông cùng trí tuệ nhân tạo sẽ giúp giải quyết được vấn đề tại bang này một cách nhanh chóng.

Theo The Verge