中國(guó)新聞】衛(wèi)星能夠提供關(guān)于全球活火山的數(shù)據(jù)，但研究人員一直致力于利用這些數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)火山的危險(xiǎn)程度。這一想法很可能很快就能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟壳暗乃惴梢宰詣?dòng)計(jì)算火山風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)，從而幫助科學(xué)家在幾年內(nèi)建立全球火山預(yù)警系統(tǒng)。

一位來自華盛頓黃石火山觀測(cè)臺(tái)（美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局旗下的部門）的科學(xué)家邁克爾·波蘭表示，如果沒有這些算法作為輔助工具，地質(zhì)學(xué)家根本無法跟上衛(wèi)星提供信息的腳步。英國(guó)利茲大學(xué)的一位火山學(xué)家安德魯·胡珀領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)了一種算法，他表示這一算法應(yīng)該能使大約8億居住在火山附近的居民受益匪淺。“大約1400座火山可能在海面上爆發(fā)，”他說，“它們當(dāng)中大約有100座火山處于監(jiān)控之下，但另外的一大部分并沒有被監(jiān)控?！?/p>

本周，在華盛頓特區(qū)舉行的美國(guó)地球物理聯(lián)盟會(huì)議（agu）上，該會(huì)議每半年舉行一次，展示了兩種預(yù)測(cè)火山爆發(fā)的方法。在過去的幾年里，隨著歐洲航天局的衛(wèi)星sentinel 1a和sentinel 1b的發(fā)射，火山學(xué)領(lǐng)域致力于觀察火山周圍陸地的運(yùn)動(dòng)情況。 sentinel 1衛(wèi)星使用一種稱為雷達(dá)干涉測(cè)量的技術(shù)，該技術(shù)能夠比較發(fā)送到地球和從地球反射的雷達(dá)信號(hào)，以跟蹤行星表面的變化。

火山爆發(fā)

這種方法已經(jīng)是老生常談，但值得一提的是，每隔6天，sentinel 1衛(wèi)星都會(huì)重新檢測(cè)一次地球上的每個(gè)地點(diǎn)，sentinel團(tuán)隊(duì)能夠迅速收到這些高分辨率的觀測(cè)結(jié)果。在英國(guó)，一個(gè)名為地震，火山的構(gòu)造觀測(cè)和建模中心（comet）的研究小組已經(jīng)開始為世界火山建立一個(gè)稱為“干涉圖”的地面運(yùn)動(dòng)快照數(shù)據(jù)庫。與comet合作的胡珀說，考慮到學(xué)習(xí)型機(jī)器在其他領(lǐng)域的模式檢測(cè)相當(dāng)成功，我們順理成章的想到了用自動(dòng)檢測(cè)覆蓋來這個(gè)數(shù)據(jù)庫。

地面運(yùn)動(dòng)的變化通常能反映火山下方的巖漿移動(dòng)，但它不能完全預(yù)測(cè)火山爆發(fā)。與熱天氣衛(wèi)星可以自動(dòng)檢測(cè)到的熱點(diǎn)或灰燼羽流不同，地面移動(dòng)可以幫助預(yù)測(cè)火山爆發(fā)，而不僅僅是指示它們的發(fā)生?！耙苿?dòng)并不總是意味著火山會(huì)爆發(fā)，”胡珀說，“但是，在沒有移動(dòng)的情況下就直接爆發(fā)的情況很少?！?/p>

為了達(dá)到這一目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)必須教會(huì)他們的算法，不能輕易混淆地面運(yùn)動(dòng)的大氣變化。為此，胡珀的團(tuán)隊(duì)運(yùn)用了一種稱為獨(dú)立成分分析的技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)⑿盘?hào)分解成不同的部分：例如分層大氣或短期湍流，以及火山火山口或側(cè)翼的地面移位。該技術(shù)使他們能夠捕捉最新的地面移動(dòng)或移動(dòng)速率變化，這兩者都可能是未來火山爆發(fā)的跡象。

與此同時(shí)，由英國(guó)布里斯托爾大學(xué)的火山學(xué)家朱麗葉·比格斯領(lǐng)導(dǎo)的另一個(gè)comet團(tuán)隊(duì)使用人工智能構(gòu)建了第二種算法，被稱為卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。研究人員首先使用來自sentinel前身envisat的原始干涉圖來訓(xùn)練他們的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，他們有一些火山爆發(fā)的例子。盡管該算法在分析30,000個(gè)sentinel干涉圖方面取得了一些進(jìn)展，但它的預(yù)測(cè)結(jié)果仍然不盡如人意。該小組的另一位火山學(xué)家法賓·阿爾比諾說，目前他們只有少數(shù)的研究例子，而對(duì)于學(xué)習(xí)型機(jī)器來說，需要的是成千上萬的例子。

為了解決這一問題，比格斯和她的同事創(chuàng)建了一個(gè)模擬火山噴發(fā)的合成數(shù)據(jù)集。阿爾比諾說，隨著更多sentinel示例被上傳到算法中，預(yù)測(cè)結(jié)果將會(huì)越來越準(zhǔn)確。