סיסמולוג סטנפורד גרגורי ברוזה יצא לקניות ביום אחד כששמע שיר שלא הכיר. אז הוא שלף את הסמארטפון שלו והשתמש באפליקציה הפופולרית שזאם כדי לזהות את המנגינה.
שזאם משתמש באלגוריתם כדי למצוא את "טביעת האצבע האקוסטית" לשיר - החלק של השיר המייחד אותו - ומשווה אותו למאגר השירים שלו.
מה אם, תהה ברוזה, הוא יוכל להשתמש בטכניקה דומה כדי לזהות רעידות אדמה?
במשך שנים מנסים סייסמולוגים לזהות "רעידות מיקרו" - רעידות רעים כה קטנות, שאפילו לא נרשמות לכלי מדידה מסורתיים. זיהוי רעידות מיקרו יכול לעזור למדענים להבין את התנהגות רעידת האדמה, ועלול לעזור להם לחזות אירועים סיסמיים מסוכנים.
כמו שירים, גם לרעידות אדמה טביעות אצבעות.
"מבנה כדור הארץ משתנה לאט מאוד, כך שלרעידות אדמה המתרחשות זו לצד זו יש צורות גל דומות מאוד, כלומר הן מטלטלות את האדמה כמעט באותה צורה", מסביר ברוזה.
עם הזמן, יצרו החוקרים מאגרי מידע של טביעות אצבעות רעידות אדמה במטרה לזהות תנועות קרקעיות שעשויות להיות רעידות מיקרו. כאשר מתרחשת תנועה קרקעית, סייסמולוגים יכולים להשתמש בבסיס הנתונים כדי לראות אם הוא תואם טביעת אצבע ידועה על רעידת אדמה. אך השימוש במאגרי מידע אלה הוא תהליך איטי, וסיסמולוגים מנסים לעתים קרובות לקרוא כמויות אדירות של נתונים בזמן אמת.
"אתה יכול לדמיין אם היית מנסה להשוות את כל הזמנים עם כל הזמנים האחרים 365 יום בשנה, 24 שעות ביממה, זה מהר מאוד צריך להיות עבודה גדולה מאוד, " אומר ברוזה. "למען האמת, זה נהיה גדול עד בלתי אפשרי."
איך עובד FAST (סטנפורד) (סטנפורד) אבל קורא טביעות אצבע מבוסס רעידת מיקרו-רעידת אלגוריתם המבוסס על שזאם יכול להיות בעל פוטנציאל לבצע את העבודה כמעט באופן מיידי, הבין ברוזה.
הסייסמולוג גייס שלושה סטודנטים עם התמחות במדעי הגיאוגרפיה החישובית ליצירת אלגוריתם. יחד הצוות הציג תוכנית עם טביעות אצבע וסף דמיון (FAST). ראשי התיבות שלו מתאימים: FAST יכול לנתח שבוע של נתונים סיסמיים רציפים בפחות משעתיים, פי 140 יותר מהטכניקות המסורתיות. שלא כמו מסדי נתונים מסורתיים, FAST משתמשת בטביעות אצבעות כדי להשוות בין "כמו לדומה", ובכך חותכת את תהליך ביזבוז הזמן של השוואה בין רעידות האדמה עם כל רעידות האדמה האחרות.
תוצאות עבודת הצוות פורסמו לאחרונה בכתב העת Science Advances .
"השימוש הפוטנציאלי [ב- FAST] נמצא באמת בכל מקום", אומר ברוזה. "יכול להיות שימושי למציאת רעידות אדמה במהלך רצפי האחוריים [רעידות האדמה הקטנות שלעתים קרובות עוקבות אחר אחת גדולה יותר] כדי להבין את התהליך שבאמצעותו רעידת אדמה אחת מובילה לרעידת אדמה אחרת."
זה יכול גם להיות מועיל בהבנת "סיסמיות המושרה" - רעידות אדמה קטנות הנגרמות על ידי התנהגות אנושית. הגורם השכיח לסיסיסיות הנגרמת הוא הזרקת מי שפכים, שם מוסר מים מזוהמים מקידוח נפט וגז על ידי הזרקתם לבארות תת-קרקעיות עמוקות. הזרקת מי שפכים נחשבת כגורם לרעידת האדמה הגדולה ביותר הנגרמת על ידי אדם בהיסטוריה של ארה"ב, רעידת אדמה בעוצמה 5.7 באוקלהומה בשנת 2011. ידוע שגם כרייה, שבר הידראולי ובניית מאגרים גדולים מאוד גורמים לרעידות אדמה. בניגוד לרעידות אדמה טבעיות, שמספרן נותר עקבי לאורך השנים, רעידות אדמה הנגרמות על ידי בני אדם הולכות וגוברות בתדירות, אומר ברוזה. FAST עשוי להועיל במיוחד בתחום זה, ולתת לחוקרים תמונה טובה יותר של עד כמה פעילויות אנושיות מערערות את יציבות כדור הארץ.
עדיין יש אתגרים לפני שניתן יהיה ליישם את FAST במלואה. במחקר של הצוות נעשה שימוש ב- FAST רק עם מכשיר יחיד בקו תקלות יחיד. כדי להיות מועיל באופן נרחב, עליו להיות מחובר ברשת על גבי סדרה של חיישנים סייסמיים. זה צריך להיות אפילו מהיר יותר, אומר ברוזה. הצוות עובד כרגע על שיפורים אלה, וברוזה צופה לשחרר תוצאות נוספות במהלך השנה.
