智能手機GPS眾包，可提前幾秒知道地震

從圣安德雷亞斯斷層穿過(guò)加利福尼亞一直到人口密集的亞洲南部，數億人口都居住在地震高發(fā)區。由于科學(xué)監控網(wǎng)絡(luò )成本高昂，多數地區都不會(huì )收到地震提前預警，而就是這幾秒鐘的時(shí)間往往就能拯救生命。

但近日，由美國地質(zhì)調查局，NASA和兩所大學(xué)發(fā)現，手機除了通訊作用，還可以作為地震預警的工具。目前這項研究報告已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)雜志上。

報告稱(chēng)，利用低成本的GPS眾包方式，再加上全球大約10億智能手機中內置的GPS信息，能夠監測到大地震開(kāi)始前由斷層運動(dòng)造成的地面運動(dòng)，從而快速觸發(fā)電子警報。

 

2014年8月，美國加州納帕山谷，遭遇地震后的Vintner's Collective酒館

在遭受地震之前就能監測到地震的來(lái)臨，這個(gè)問(wèn)題在地震預警系統中尤為重要。即使這種由智能手機發(fā)出的警報系統可能沒(méi)有傳統的科學(xué)儀器那樣精準，也不如GPS地面基站和全球導航衛星系統(GNSS)得到的數據那樣可靠，但這個(gè)系統的成本很低，對于那些承受不起太高價(jià)格的國家或地區來(lái)說(shuō)最為適用，因為精準系統的建立和維護成本要達到百萬(wàn)級別。

這項研究表明，像巴基斯坦和印度尼西亞這樣的地震高發(fā)區，也能像發(fā)展國家一樣擁有地震預警系統，同時(shí)成本低廉。

智能手機上的GNSS數據可以預警大型的地震，包括斷層沿線(xiàn)土地的突然位移。但對于小型的仍有破壞力的地震還不能進(jìn)行預警。

 

美國硅谷卡內基梅隆大學(xué)的鮑伯·安努奇(Bob Iannucci)說(shuō)：“從統計學(xué)上看，大量不太精確的儀器能幫助生成更加精確的檢測。將智能手機群體作為一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò )有著(zhù)廣泛的應用，包括讓沒(méi)有科學(xué)儀器網(wǎng)絡(luò )的地區受益。”

研究人員利用2011年日本9.0級地震的真實(shí)數據，加以7.0級地震的模擬進(jìn)行測試。結果表明，如果覆蓋范圍密集，那么不到5000部智能手機的數據就可以快速被分析，從而向人們發(fā)送警報。

但目前存在的一個(gè)問(wèn)題是，這種眾包地震預警網(wǎng)絡(luò )可能牽扯到手機的軟硬件。研究表明，每臺手機是否能傳回數據，要看手機的操作系統以及手機生產(chǎn)商允許訪(fǎng)問(wèn)原始數據的等級，這是一個(gè)挑戰。

有一個(gè)解決辦法就是，政府或相關(guān)部門(mén)要求手機生產(chǎn)商根據地震預警的配置來(lái)改變軟硬件或訪(fǎng)問(wèn)等級，但同時(shí)也不影響用戶(hù)的正常使用。

美國地質(zhì)調查局經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，目前已經(jīng)建立了一個(gè)名為“ShakeAlert”的系統，專(zhuān)門(mén)針對西海岸沿線(xiàn)的大小型地震進(jìn)行預警，但這套系統的成本較高。

研究發(fā)現，中南美、加勒比海、太平洋沿岸和南亞地區有很大面積的地震高發(fā)區，但目前這些地區都還沒(méi)有接收地震預警的能力。

除了傳統的科學(xué)手法，這種眾包方式已經(jīng)越來(lái)越多地被利用并且應該得到重視。在有限的預算下，眾包也許是建立，管理和運營(yíng)預警系統的最重要的組成部分。

目前這套系統已經(jīng)開(kāi)始在智利進(jìn)行測試。測試將在單個(gè)智能手機傳感器和智利海岸沿線(xiàn)的科學(xué)級傳感器的共同作用下進(jìn)行。

 

《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)是國際頂級雜志《科學(xué)》(Science)在2014年9月出版的數字化開(kāi)放獲取雜志 。它是涵蓋所有學(xué)術(shù)領(lǐng)域，包括計算機、工程、環(huán)境、生命、數學(xué)、物理以及社會(huì )科學(xué)的綜合性科學(xué)刊物，旨在提供一個(gè)頂級的科學(xué)研究出版平臺，快速發(fā)表在整個(gè)科學(xué)研究領(lǐng)域的高水平且在相關(guān)領(lǐng)域有重要進(jìn)展的研究工作。