Ponad połowa światowych wulkanów nie jest monitorowana, dlatego nawet większe erupcje mogą pozostać początkowo niezauważone. Aby temu zaradzić, naukowcy z Niemiec opracowali nową platformę analizującą zdjęcia satelitarne przy użyciu m.in. sztucznej inteligencji (AI).
Platformę o nazwie Mounts (Monitoring Unrest from Space) stworzył zespół z Berlińskiego Uniwersytetu Technicznego (TU Berlin) i centrum badawczego GFZ German Research Centre for Geosciences w Poczdamie. Testy opierające się na danych z wcześniejszych erupcji pokazały, że zintegrowane zestawy informacji z różnych źródeł pozwalają na zaawansowany monitoring wulkanów. Wnioski z tych prac ukazały się w magazynie „Remote Sensing”.
Wśród 1500 wulkanów na całym świecie 85 każdego roku wybucha. W związku z kosztem i trudnościami w utrzymaniu w ich pobliżu urządzeń pomiarowych, mniej niż połowa aktywnych wulkanów jest kontrolowana za pomocą naziemnych czujników, a jeszcze mniej uważa się za monitorowane dobrze. Wulkany uważane za drzemiące lub wygasłe najczęściej nie są wcale obserwowane, choć część z nich potrafi nagle potężnie wybuchnąć, tak jak było to w przypadku wulkanu Chaitén w Chile w 2008 roku po 8 tys. lat braku aktywności.
Kiedy monitoring naziemny jest ograniczony, kluczowych danych mogą dostarczyć satelity. Długotrwałe obserwacje z kosmosu są niezbędne do rozpoznawania oznak aktywności wulkanicznej. Erupcje są często – choć nie zawsze – poprzedzone sygnałami, które mogą trwać od kilku godzin do nawet kilku lat. Są to zmiany aktywności sejsmicznej, deformacje gruntu, emisje gazów, wzrost temperatury.
„Za wyjątkiem aktywności sejsmicznej wszystkie te czynniki mogą być obserwowane z przestrzeni kosmicznej z wykorzystaniem różnej długości fal elektromagnetycznych” – powiedział lider projektu Sébastien Valade z TU Berlin.
„W systemie Mounts wykorzystujemy różne czujniki satelitarne, aby wykrywać i mierzyć zmiany w pobliżu wulkanów” – wyjaśnił.
W ramach projektu sprawdzano, czy algorytmy sztucznej inteligencji mogłyby posłużyć do analizy pozyskanych danych. Andreas Ley z TU Berlin zaprzęgnął do wykrywania deformacji tzw. sztuczne sieci neuronowe, które poddano uczeniu maszynowemu. Na podstawie wygenerowanych obrazów, przypominających prawdziwe zdjęcia satelitarne, naukowcy nauczyli je wykrywać duże deformacje na autentycznych fotografiach.
„Zamierzamy włączyć sztuczną inteligencję również do innych zadań. Ponieważ te narzędzia przydają się przy dużych ilościach danych – chcemy, aby uczyły się na wszystkich informacjach, które system zbiera na skalę światową” – podkreślił Ley.
Głównym wyzwaniem dla autorów jest poradzenie sobie z dużymi ilościami danych i oprogramowaniem.
„Jestem przekonany, że w niedalekiej przyszłości automatyczny system wykorzystujący AI i dane z różnych źródeł (…) będzie pomocny w ostrzeganiu ludzi na czas” – uważa Valade.
Naukowcom udało się już z powodzeniem przetestować system w czasie kilku erupcji, np. wulkanu Krakatau w Indonezji w 2018 r., a także na Hawajach i w Gwatemali. Aktualnie monitorują 17 wulkanów, w tym Popocatépetl w Meksyku i Etnę we Włoszech.
/Nauka w Polsce – PAP/
Wspieraj niezależne wydawnictwo:
Podoba Ci się to co robimy? Wesprzyj projekt Magna Polonia!
