Przewidywanie czasu i siły trzęsienia ziemi nadal pozostaje skomplikowane – Dr Noemi Zabari (AstroTectonic)

Kto wchodzi w skład Waszego zespołu? Tematyka sejsmologiczna wydaje się być bardzo niszowa.

Dr Noemi Zabari: Astrotectonic został założony przez trzy osoby.  Ja i dr Kevin Cheminant jesteśmy naukowcami specjalizującymi się w tematyce promieniowania kosmicznego. Zdobyłam również doświadczenie i umiejętności przywódcze i liderskie, pracując w trzech różnych branżach o międzynarodowej naturze. Zarządzałam pięcioma projektami jednocześnie. Kevin jest fizykiem teoretycznym z wieloletnim doświadczeniem w astronomii promieniowania kosmicznego i promieniowania gamma. Jest członkiem kolaboracji Pierre Auger – wiodącego eksperymentu CR w skali świata. Posiada rozległą wiedzę w dziedzinie fizyki astro cząstek. Trzeci założyciel to Itamar Zabari, który ma bogate doświadczenie w operacjach, B+R, rozwoju biznesu i zarządzaniu biznesu, a także współpracy między funkcyjnej. Wiele lat pracował w środowisku startupowym.

Oprócz tego mamy 2 osoby zajmujące się hardwarem (detektorami promieniowania kosmicznego) – Konrad: inżynier, konstruktor detektorów, Wojtek: programista sieci wbudowanych. Następnie 2 osoby w tematyce głębokiego uczenia maszynowego, które budują modele wykrywające anomalie w danych. Dalej, część softwarowa, wktórej skład wchodzą 4 osoby: 3 programistów i jedna projektantka UX/UI. Mamy również pomoc legalną (radca prawny) i urbanistyka.

Jak widać nie ma nikogo kto jest geologiem, geofizykiem czy specjalistą z sejsmologii – to dlatego ze naszą predykcje opieramy o technologie AI bazującą na danych z kosmosu (promieniowaniu kosmicznym). Jednakże, aby uzupełnić tą wiedzę nawiązujemy partnerstwa z instytutami naukowymi. Takim główna jednostka z którą współpracujemy to Instytut Geofizyki PAN.

W jaki sposób prognozujecie trzęsienia ziemi?

Moze zacznę od tego jak to jest, ze istnieje korelacja między ruchami sejsmicznymi, a promieniowaniem kosmicznym. Ruchy masowe wewnątrz Ziemi prowadzące do trzęsień ziemi powodują jednocześnie przejściowe zmiany pól grawitacyjnych i geomagnetycznych. Zmiany te rozchodzą się z prędkością światła i dlatego można je zaobserwować na powierzchni planety wcześniej niż trzęsienia ziemi. Może to być możliwe poprzez rejestrację zmian częstotliwości detekcji wtórnego promieniowania kosmicznego, które jest bardzo wrażliwe na warunki geomagnetyczne.

Zmiany te są różnej natury, dlatego głębokie uczenie maszynowe jest tu niezwykle ważne. Dziś trenujemy nasze modele na danych historycznych. Wykryte zmiany, czy też anomalie w danych to informacja o nadchodzącym trzęsieniu ziemi, która następnie przetwarzana jest na alarm dla użytkownika końcowego.

Należy dodać, ze nie zatrzymujemy się na promieniowaniu kosmicznym, a budujemy platformę do analizy danych pochodzących z wielu różnych źródeł będących prekursorami trzęsień ziemi.

Jakie obecnie mamy najskuteczniejsze metody przewidywania zjawisk sejsmicznych?

Najskuteczniejsze metody przewidywania zjawisk sejsmicznych to wciąż temat intensywnych badań i prac badawczych, ponieważ obecnie nie istnieją metody, które by zapewniły 100% skuteczność i precyzję w przewidywaniu trzęsień ziemi.

Jednym z podejść do przewidywania trzęsień ziemi jest monitorowanie aktywności sejsmicznej i zmian w geologicznej strukturze Ziemi. Stacje sejsmiczne i inne narzędzia pomiarowe, takie jak dalmierze laserowe i satelitarne obserwacje, pozwalają na ciągłe monitorowanie drgań ziemi i zjawisk z nimi związanych.
Inną metodą jest analiza historii sejsmicznej danego regionu. Uczeni badają różne wskaźniki i wzorce w historii trzęsień ziemi, takie jak częstotliwość, intensywność i miejsce występowania. Na tej podstawie można wyznaczyć prawdopodobieństwo wystąpienia kolejnego trzęsienia ziemi i przygotować się na jego ewentualny skutek.

Mówi się, że trzęsień ziemi nie da się przewidzieć z dokładnością co do dnia. Jednak Holenderski naukowiec Frank Hoogerbeets, na trzy dni wcześniej wiedział o niedawnym trzęsieniu ziemi w Turcji. I powstaje pytanie: skoro tak, to co mogło nie zadziałać, że taka informacja nie dotarła w porę do mieszkańców zagrożonych terenów?

Po pierwsze, należy zachować ostrożność w odniesieniu do informacji o pojedynczych przewidywaniach trzęsień ziemi. Wiele czynników może wpłynąć na to, czy informacja ta jest dokładna i rzeczywiście pozwala na przewidzenie trzęsienia ziemi z wystarczającą dokładnością, aby umożliwić podjęcie odpowiednich działań zapobiegawczych. W przypadku Franka Hoogerbeetsa oraz wielu innych pojedynczych badań które widnieją w publikacjach naukowych – są ukierunkowane na konkretne trzęsienia ziemi w konkretnej lokalizacji.

Przewidywanie trzęsień ziemi to niezwykle ważna kwestia z punktu widzenia bezpieczeństwa publicznego. Jednak, jak zauważa się, jest to również bardzo delikatna sprawa, ponieważ błędne przewidywania mogą prowadzić do fałszywych alarmów i dezinformacji, co z kolei może zniechęcić ludzi do poważnego traktowania prawdziwych ostrzeżeń o zagrożeniu.

Dlatego przed wprowadzeniem jakiejkolwiek metody przewidywania trzęsień ziemi na rynek, konieczne są długotrwałe badania i testy, aby określić dokładność i skuteczność systemu. Taki proces wymaga czasu i cierpliwości, ponieważ skuteczne przewidywanie trzęsień ziemi to bardzo trudne wyzwanie naukowe.

Niektóre nieprzemyślane próby wprowadzenia systemów przewidywania trzęsień ziemi mogą prowadzić do efektu „crying wolf„, który polega na sytuacji, w której fałszywe alarmy prowadzą do ignorowania prawdziwych ostrzeżeń. Dlatego też, wdrażając jakiekolwiek metody przewidywania trzęsień ziemi, ważne jest, aby skrupulatnie przetestować ich skuteczność i skonsultować je z wykwalifikowanymi naukowcami i ekspertami.

Czy spodziewaliście się takiego kataklizmu w Turcji?

Nasz system jest w zbyt wczesnym stadium rozwoju. Mamy rezultaty bazujące na danych historycznych, ale te dane nie są dobrej jakości. Dlatego skupiliśmy się na budowie naszego własnego detektora, który jest już gotowy i przechodzi testy  laboratoryjne i środowiskowe. Pierwsze dane z naszych detektorów zaczęły napływać w ostatnim tygodniu. Następnie czeka nas zainstalowanie takich detektorów w miejscach aktywnie sejsmicznych, ich gromadzenie min przez 3 miesiące aby modele uczenia maszynowego mogły z czegoś się uczyć. To wymaga pracy i nakładów. I z tej racji nie mogliśmy przewidzieć trzęsienia w Turcji. Niestety, jeszcze nie.

Czy AstroTectonic ma potencjał, by wskazywać takie zagrożenie zawczasu? Jak teraz wygląda jego skuteczność?

W przypadku danych  promieniowania kosmicznego, zaobserwowano korelację między globalną aktywnością sejsmiczną a średnią zmianą szybkości detekcji kosmicznych promieni kosmicznych z opóźnieniem około dwóch tygodni – czyli predykcja trzęsień ziemi z 2 tygodniowym wyprzedzeniem! Z drugiego zestawu danych uzyskano 10% trafność wykrycia trzęsień ziemi o magnitudzie 6+ z dwudniowym wyprzedzeniem, przy dokładności na poziomie 50%.

W jaki sposób, Waszym zdaniem, powinny być podawane informacje o wysoce prawdopodobnym trzęsieniu ziemi, tak by dotarły do wszystkich osób potencjalnie zagrożonych?

Informacje o wysoce prawdopodobnym trzęsieniu ziemi powinny być przekazywane w sposób możliwie najbardziej efektywny i zrozumiały dla jak największej liczby osób. W tym celu konieczne jest wykorzystanie różnych kanałów komunikacji, takich jak wiadomości SMS, powiadomienia push w aplikacjach mobilnych, alertów na stronach internetowych oraz komunikatów nadawanych przez media. Ważne jest również, aby informacje były dostępne w języku zrozumiałym dla jak największej liczby osób, w tym również w językach obcych, aby dotarły do turystów i osób spoza kraju.

Co stoi na przeszkodzie, że predykcje naukowców nie są precyzyjne?

Zacytuje tu tekst Andrzeja Hołdysa – dziennikarza popularyzującego nauki o Ziemi:
„Sejsmolodzy wiedzą znacznie więcej o tym, co się dzieje podczas trzęsienia ziemi i zaraz po nim, aniżeli o procesach  które poprzedzają gwałtowne przesunięcie się skał wewnątrz skorupy ziemskiej. A przecież byłoby bardzo dziwne, gdyby koncentracja tak potężnych mocy przebiegała zupełnie bezobjawowo. Cała sztuka polega na tym, jak te objawy w porę rozpoznać i gdzie ich szukać. Najlepiej byłoby mieć taką wiedzę z pierwszej ręki, czyli z miejsc, gdzie dojrzewają trzęsienia.”

Rzeczywiscie,  jedną z przeszkód w dokładnym przewidywaniu trzęsień ziemi jest trudność w monitorowaniu zdarzeń, które zachodzą na dużej głębokości w skorupie ziemskiej. Wiele potencjalnych oznak trzęsienia jest bardzo trudnych do wykrycia, a nawet jeśli uda się je zarejestrować, przewidywanie czasu i siły trzęsienia nadal pozostaje skomplikowane. Ponadto, nie da się umieścić instrumentów obserwacyjnych na dużej głębokości, co dodatkowo utrudnia zbieranie dokładnych danych. Jednakże, naukowcy stale pracują nad udoskonalaniem technologii i metod przewidywania trzęsień ziemi, aby zminimalizować ich skutki i zagrożenie dla ludzi.

Czy w przyszłości jest prawdopodobne, że skala zjawisk, takich jak to, w Turcji – zwiększy się?

W przyszłości istnieje możliwość, że skala trzęsień ziemi będzie się zwiększać, ponieważ zmiany klimatyczne wpływają na aktywność sejsmiczną w niektórych regionach. Zmiany w poziomie wód gruntowych i lądolodów, a także intensywność opadów atmosferycznych, wpływają na nacisk i naprężenia w skorupie ziemi, co z kolei może prowadzić do trzęsień ziemi. Ponadto wzrost urbanizacji i rozbudowa infrastruktury w obszarach zagrożonych trzęsieniami ziemi może prowadzić do poważniejszych skutków, gdy dochodzi do wstrząsów, czy też tak zwanych tąpnięć. Już dziś widać pojawianie się trzęsień ziemi w regionach gdzie nigdy się one nie pokazywały.

W ubiegłym roku Wasz startup dostał grant na prawie 1 mln zł z UE. Na co przeznaczyliście ten zastrzyk gotówki?

Grant ten, pozwolił nam na sworzenie dedykowanego detektora promieniowania kosmicznego. Tak na prawdę stworzyliśmy dwie jego wersje: jedna bardzo prosta o mniejszej funkcjonalności, ale perfekcyjnie nadająca się w celach edukacyjnych (przy czym dane nadal mogą służyć dla większego dobra – nauki), druga – w niewielkim stopniu bardziej skomplikowany, bo więcej może zrobić, więcej dostarczyć. Ten drugi, odporny na wstrząsy, autonomiczny, łatwy w użyciu ma służyć do zbierania danych promieniowania kosmicznego na terenach aktywnych sejsmicznie. Na wiosnę mamy przewidziane testy środowiskowe wspólnie z Instututem Geofizyki PAN. Z tego grantu tworzymy równiez oprogramowanie do analizy danych i zarządania detektorami.

Richard Branson dalej inwestuje w SatRev. Spółka jest już warta 120 mln dolarów

Honda, kosmos i tlen. Koncern dostarczy energię elektryczną załogom eksplorującym Księżyc

Marzę o tym, by choć jeden polski SpaceTech został unicornem – to byłyby podwaliny pod rozwój przemysłu kosmicznego w Polsce – Grzegorz Zwoliński (SatRev)