Искусственный интеллект присмотрит за вулканами из космоса и из-под земли. Машину обучили распознавать признаки грядущего извержения по космическим снимкам и сейсмологическим данным

Из 1500 активных вулканов на Земле каждый год извергается до 85. Но из-за стоимости и сложности обслуживания контрольно-измерительных приборов в вулканических средах менее половины из них являются «хорошо контролируемыми», а вулканы, которые кажутся дремлющими или потухшими, обычно вообще никак не мониторятся. Однако именно они имеют привычку неожиданно извергаться, как это было, например, с вулканом Чайтен в Чили в 2008 году, пробудившимся после 8000-летнего сна.

Извержениям вулканов часто предшествуют заметные изменения сейсмической активности, деформации грунта, выбросы газа и повышение температуры. И в то время, как наземное детектирование подобных сигналов сильно ограничено, а в некоторых случаях вообще невозможно, все вышеперечисленное можно успешно фиксировать с помощью спутников, используя различные длины электромагнитных волн.

Трудности здесь связаны лишь с тем, что объем данных, который нужно проанализировать, весьма велик. Поэтому именно тут целесообразным и становится использование машинного обучения. Нейросеть, обученная на смоделированных компьютером изображениях с представляющими интерес для исследователей событиями, способна узнавать эти события на реальных фотографиях, а по количеству обрабатываемой в единицу времени информации она намного превосходит человеческий мозг.

Поэтому исследователи создали сверточную нейронную сеть, которую обучили на сгенерированных изображениях всевозможных сигналов разного типа, как в виде деформации земного ландшафта незадолго до или в момент того или иного вулканического события, наблюдаемого из космоса, так и в виде данных сейсмологического мониторинга или данных об уровне оксида серы в воздухе.

Затем они проверили эффективность ИИ, «скормив» ему реальные данные наблюдений за недавно извергавшимися вулканами, и, например, извержение Кракатау машина предсказала за несколько месяцев.

Исследователи надеются, что совместное использование искусственного интеллекта и зондирования вулканов из космоса позволит своевременно предупреждать людей об опасности извержения. В настоящее время система мониторит 18 вулканов по всему миру, в том числе мексиканский Попокатепетль и вулкан Этна в Италии. 

Текст подготовил участник мастерской научной журналистики летней школы «Летняя школа». 

 Николай Павлов