Ученые Дальневосточного федерального университета совместно с коллегами из Китая предложили новый алгоритм для прогнозирования землетрясений. Разработанная ими компьютерная программа позволяет с большей точностью определять строение земной коры и при этом не требует значительных вычислительных мощностей. Результаты этой работы были представлены на конференции, посвященной солнечно-земным отношениям и физике предвестников землетрясений.
Один из известных методов определения предвестников сейсмической активности основан на анализе звуковых волн, исходящих из глубин Земли: при увеличении тектонической активности в горных породах накапливаются напряжения, что сопровождается появлением своеобразных звуков — геоакустической эмиссией. Об этом рассказали исследователи университета.
Как поделился один из авторов программы, доцент департамента электроники, телекоммуникаций и приборостроения Политехнического института Сергей Шевкун, обычно различный техногенный шум мешает сейсмическим наблюдениям. В новом подходе ученые предлагают использовать такие искусственные источники колебаний, чтобы создать дополнительную «подсветку» участка земной коры и выявить структуру геосреды. Изменения в структуре могут указывать на усиление сейсмических процессов, и это может служить одним из признаков возможного землетрясения.
Для обработки данных наблюдений была создана программа, использующая принципиально новый нейросетевой подход – Physics-Informed Neural Networks, а также архитектуру Kolmogorov‑Arnold Networks. Обычно для повышения точности требуется больше данных, но этот метод позволяет компенсировать их недостаточность, сочетая реальные наблюдения с известными физическими законами процессов в земной коре.
По словам Шевкуна, применение нового метода снижает требования к вычислительным ресурсам для анализа акустических сигналов, при этом повышается детализация: удается получать более точные 2D- и 3D-карты геологического строения и прогнозировать процессы на больших объемах.
Исследование пока находится на теоретической стадии: проведены численные эксперименты, продемонстрированные результаты выглядят обнадеживающими. В будущем эти разработки могут найти широкое применение, например, в сейсморазведке для поисков нефти и газа, оценки прочности грунтов перед строительством крупных сооружений, выявления месторождений полезных ископаемых.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования (грант FZNS‑2023‑0008).
