С радаром над вулканом

При дистанционном исследовании вулканов радары, установленные на искусственных спутниках Земли, в принципе, позволяют разглядеть вертикальные перемещения земной поверхности вплоть до субсантиметровых масштабов. Правда, как и у любых других радаров, эта потенциальная возможность реализуется лишь в идеальных условиях, когда нет помех от атмосферы и других источников. Для устранения помех группа американских ученых из университета штата Пенсильвания решила использовать искусственный интеллект (ИИ).

Малые смещения поверхности вулкана свидетельствуют об изменении в нем механических напряжений, которые вызваны внутренними движениями магмы. Значит, наблюдая эти смещения, можно попытаться понять, что происходит в вулкане, предсказать активность, в частности катастрофические извержения и землетрясения, в районе его расположения. Обычно перемещения земной поверхности фиксируют на месте с помощью датчиков наклона и датчиков систем глобального позиционирования. Однако при катастрофах они будут разрушены и геофизики не получат самой интересной информации: об обстановке непосредственно в момент события. Спутники же постоянно копят информацию о движении поверхности Земли.

Поток этой информации искусственный интеллект в виде обучаемой нейронной сети и должен был автоматически очистить от шумов, для чего находил искаженные фрагменты в исходном массиве данных, а затем восстанавливал их по определенным алгоритмам. Сначала ИИ был обучен на искусственных картах земной поверхности, а затем работу алгоритма проверили на реальных данных; это были смещения, зафиксированные на никарагуанском вулкане Масайя: он расположен в десятке километров к юго-востоку от Манагуа. На Масайе есть местные датчики глобального позиционирования, которые позволили проконтролировать работу ИИ. Он справился с заданием: эффективно подавил различные помехи и выявил истинные движения поверхности Земли.

Конечно, это чисто гражданское исследование, направленное на улучшение прогнозов природных катастроф. Однако наши проницательные читатели, несомненно, понимают, что подобную технологию можно легко применить для фиксации любых мельчайших перемещений земной поверхности, да и расположенных на ней объектов.

(Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125 (9), 2020)