لطالما كانت الزلازل واحدة من أكثر الكوارث الطبيعية التي لا يمكن التنبؤ بها والأكثر تدميراً التي عرفتها البشرية، حيث أودت بحياة عدد لا يحصى من الأشخاص وتسببت في خسائر اقتصادية مذهلة.
ووفقًا لمنظمة الصحة العالمية، كانت الزلازل مسؤولة عن ما يقرب من 750 ألف حالة وفاة بين عامي 1998 و2017، أي أكثر من نصف جميع الوفيات المرتبطة بالكوارث الطبيعية.
وقد خلف هذا الدمار الواسع النطاق أكثر من 125 مليون شخص متأثرين – جرحى أو مشردين أو نازحين أو تم إجلاؤهم – خلال مراحل الطوارئ لهذه الكوارث.
والخسائر المالية مذهلة بنفس القدر، حيث كشف تقرير أن الزلازل كلفت الاقتصاد العالمي ما متوسطه 45 مليار دولار سنويًا بين عامي 2000 و 2019.
في حين أننا لا نستطيع منع الزلازل الطبيعية، إلا أنه يمكننا تقليل تأثيرها بشكل كبير من خلال الاستعداد لها. ويتعلق جانب حاسم من هذا الاستعداد بقدرتنا على التنبؤ بموعد ومكان وبأي حجم سيضرب الزلزال. ومع ذلك، لسوء الحظ، ظل هذا الهدف الأساسي للتنبؤ بالزلازل حلمًا بعيد المنال لعلماء الزلازل لعقود من الزمن. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى الطبيعة المفاجئة وغير المتوقعة لهذه الأحداث الجيولوجية.
الذكاء الاصطناعي والتنبؤ بالزلازل
لقد قدم الذكاء الاصطناعي (AI) مؤخرًا بصيصًا من الأمل في تحقيق هذا الهدف الذي لا يمكن التغلب عليه. حدث هذا الإنجاز عندما قام فريق من الباحثين من جامعة تكساس في أوستن بتطوير نظام ذكاء اصطناعي حقق دقة مذهلة بنسبة 70% في التنبؤ بالزلازل قبل أسبوع من حدوثها .
خضع نظام الذكاء الاصطناعي هذا لتجربة مدتها سبعة أشهر في الصين، تنبأ خلالها بدقة بـ 14 زلزالًا مع قرب ملحوظ من مواقعها المتوقعة وبحجم دقيق تقريبًا.
ومن الجدير بالذكر أن النظام لم يرصد زلزالًا واحدًا وأصدر ثمانية إنذارات كاذبة أثناء التجربة.
ومع ذلك، فقد تفوق في الأداء على أكثر من 600 نظام منافس آخر، وحصل على المركز الأول في مسابقة دولية أقيمت في الصين. وقد نُشرت نتائج هذه التجربة الرائدة في نشرة جمعية رصد الزلازل الأمريكية.
كيف يقود الذكاء الاصطناعي؟
إن مفتاح هذا التطور الرائد هو التعاون بين الذكاء الاصطناعي والخبراء البشريين في فيزياء الزلازل. وقد استخدم الخبراء معرفتهم بفيزياء الزلازل لبناء جهاز حسي فعال (نظام اكتشاف الميزات). مما يمكّن الذكاء الاصطناعي من إدراك نشاط الزلازل بشكل فعال.
تم بعد ذلك تدريب خوارزمية الذكاء الاصطناعي على نطاق واسع باستخدام بيانات زلزالية مدتها خمس سنوات لتعليمها كيفية استخدام الأجهزة الحسية للتنبؤ بالزلازل.
بعد هذا التدريب، يصبح الذكاء الاصطناعي بمثابة مراقب يقظ. قادر على اكتشاف العلامات الدقيقة للزلازل وسط النشاط الزلزالي المنتظم.
يبدو الأمر كما لو أننا علمنا الذكاء الاصطناعي لغة الزلازل، مما مكنه من فهم الإشارات. يهتم الذكاء الاصطناعي باستمرار بالأصوات والاهتزازات الموجودة تحت سطح الأرض. ويميز المعلومات المهمة عن الضوضاء الخلفية.
الاستعداد العالمي للزلازل
كما يعتبر تأثير هذا التطور بمثابة اختراق في التنبؤ بالزلازل من قبل الباحثين وعلماء الزلازل. أشار سيرجي فوميل، الأستاذ في مكتب الجيولوجيا الاقتصادية بجامعة تكساس. إلى التنبؤ بالزلازل على أنه إنجاز كبير ووصف هذا الإنجاز بأنه خطوة مهمة نحو حل مشكلة كانت تعتبر مستحيلة في السابق.
يؤكد ألكساندروس سافاديس، وهو عالم أبحاث كبير يقود برنامج شبكة رصد الزلازل في تكساس (TexNet) في المكتب، على قيمة تحقيق معدل دقة يصل إلى 70 بالمائة.
ويعتقد أن هذا المستوى من الدقة لديه القدرة على تقليل الخسائر الاقتصادية والبشرية بشكل كبير وتحسين الاستعداد العالمي للزلازل بشكل كبير.
في حين أن نظام الذكاء الاصطناعي هذا قد لا يكون قابلاً للتطبيق على الفور في جميع أنحاء العالم. يعتقد الباحثون أنه يمكن أن يعزز بشكل كبير التنبؤ بالزلازل في المناطق التي لديها شبكات مراقبة زلزالية راسخة. مثل كاليفورنيا وإيطاليا واليابان واليونان وتركيا وتكساس.
وفي المرحلة التالية، يخطط الباحثون لاختبار نظامهم في ولاية تكساس، حيث يكون معدل حدوث الزلازل البسيطة إلى المتوسطة الشدة مرتفعًا نسبيًا. إن وجود 300 محطة زلزالية وأكثر من ست سنوات من السجلات المستمرة في شبكة TexNet التابعة للمكتب يجعلها موقعًا مثاليًا للتحقق من فعالية هذه الطريقة.
التحديات التي يجب معالجتها في التنبؤ بالزلازل
على الرغم من أن نظام التنبؤ بالزلازل يقدم بصيصًا من الأمل، إلا أنه لا تزال هناك تحديات واتجاهات مستقبلية يتعين استكشافها.
أحد التحديات المهمة هو تعزيز دقتها بما يتجاوز 70% مع تقليل الإنذارات الكاذبة. يعتمد نظام الذكاء الاصطناعي على بيانات التدريب لإجراء التنبؤات. والقيود الأساسية هي نقص البيانات من مواقع مختلفة في جميع أنحاء العالم.
للتغلب على هذا القيد، يهدف الباحثون إلى دمج النظام مع النماذج القائمة على الفيزياء، والتي يمكن أن تكون حاسمة في المناطق ذات البيانات المتناثرة أو مناطق مثل كاسكاديا. حيث وقع آخر زلزال كبير قبل فترة طويلة من توفر أجهزة قياس الزلازل.
كما يمكن أن يساعد هذا التكامل في تحسين أداء النظام وجعله أكثر موثوقية في المناطق ذات البيانات الزلزالية التاريخية المحدودة.
التنبؤ بالزلازل
يقدم الذكاء الاصطناعي أملاً جديدًا في السعي الصعب للتنبؤ بالزلازل. وفي حين أنه لا تزال هناك تحديات يجب معالجتها وإدخال تحسينات. فإن هذا التطور يعد إنجازًا ملحوظًا في مجال كان التنبؤ بالزلازل يعتبر فيه شبه مستحيل.
يتمتع نظام الذكاء الاصطناعي هذا، بالتعاون مع خبراء بشريين. بالقدرة على تعزيز الاستعداد للزلازل، وتقليل الخسائر الاقتصادية والبشرية. وتحقيق خطوات واسعة في المناطق التي لديها شبكات راسخة لرصد الزلازل.
وما يجب أن يحدث بعد ذلك هو دمج نظام الذكاء الاصطناعي مع النماذج القائمة على الفيزياء لمعالجة قيود البيانات وتحسين الدقة. مما يمثل خطوة مهمة في تكنولوجيا التنبؤ بالزلازل.
وفي كلتا الحالتين.. قد تبدو الزلازل في السنوات العشرين المقبلة مختلفة تماما.
اقرأ أيضًا:
تطوير نموذج جديد يمكنه التنبؤ بأماكن ومواقيت الزلازل
دراسة: كابلات الاتصالات البحرية تساعد في التنبؤ بالزلازل
الصين تشرع في بناء أكبر نظام إنذار مبكر للزلازل في العالم