Redes neuronales para anticiparse a los grandes terremotos
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Redes neuronales para anticiparse a los grandes terremotos

Predecir cuándo y cómo ocurrirán movimientos sísmicos en la Tierra es uno de los grandes anhelos científicos del ser humano. Ahora, tecnologías derivadas de la inteligencia artificial como el análisis de grandes datos o el aprendizaje profundo empiezan a arrojar pistas sobre cómo conseguirlo.

Las nuevas herramientas a disposición de los científicos pretenden identificar aquellas señales que preceden a un terremoto. Solo así sería posible anticiparse y salvaguardar a la población. Crédito: Hitoshi Yamada.

 

ANTONIO LÓPEZ | Tungsteno

En el verano de 2020, una cadena de terremotos sacudió el estado de California alcanzando la mayor intensidad registrada en los últimos 20 años, un comportamiento sísmico que los científicos interpretan como un preaviso del próximo “Big One”, un terremoto con potencial devastador que (más tarde o más temprano) se da por seguro que tendrá lugar en la Falla de San Andrés (California). Enjambres de terremotos como estos, que ocurren muy seguidos, han tenido históricamente como consecuencia un gran sismo en esta falla, tal y como explica un estudio dirigido por Katherine M. Scharer, geóloga del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS, por sus siglas en inglés).

En la última década, se han producido más de 1.700 movimientos sísmicos que han dejado más de 350.000 víctimas mortales en todo el mundo, según datos del USGS. La falta de información sobre lo que ocurre en el epicentro de un terremoto es para el investigador del Centro de Geociencias de la UNAM Ramón Zúñiga, la clave para entender por qué no somos capaces de predecirlos. Según recoge el periódico The New York Times, algunos de los terremotos más destructivos en las últimas décadas, como el de China en 2008, Haití en 2010 o Japón en 2011, por ejemplo, ocurrieron en zonas que habían sido consideradas como relativamente seguras en los mapas de amenazas sísmicas. Las posibilidades de los análisis masivo de datos que permiten las tecnologías derivadas de la inteligencia artificial hacen pensar a los científicos que, quizás, con la información que arrojen, por fin podremos comprender mejor los terremotos, y anticiparnos a su comportamiento, además de proporcionar alertas más tempranas y precisas.

 

El incremento de actividad sísmica avisa de la proximidad del Big One, el gran terremoto devastador que azotará California. El reto está en saber cuándo tendrá lugar. Crédito: Wikimedia Commons.

Redes neuronales para comprender los terremotos

Las redes neuronales funcionan como un sistema matemático complejo que puede aprender por sí mismo. Están compuestas por una serie de nodos que transmiten señales inspirándose en el funcionamiento del cerebro humano. Los datos sísmicos sobre la magnitud, los tiempos y las réplicas de un terremoto analizados por estas redes neuronales pueden revelar a los científicos patrones sísmicos que, sin esa perspectiva a gran escala que permite la inteligencia artificial, no serían visibles. Un ejemplo de experimentos en esta línea de investigación son los hallazgos de Brendan Meade, profesor de ciencias terrestres y planetarias de Harvard. En un artículo publicado junto a dos estudiantes, asegura que han conseguido entrenar una red neuronal para conseguir un análisis sísmico 500 veces más rápido. Estos análisis permiten entender con detalle lo que ocurre antes, durante y después de un terremoto, lo que permitirá comprender los patrones de la física detrás de estos fenómenos. De esta forma, lo que antes costaba años o meses analizar, ahora es cuestión de horas o minutos.

Una opción que va más allá es usar esos análisis para informar a los ciudadanos a través de alertas sísmicas, directamente utilizando para ello sus propios teléfonos inteligentes. Esta es la opción que propone la nueva funcionalidad de Google para smartphones Android en California. Con la ayuda de 700 sismógrafos, la multinacional tecnológica puede enviar notificaciones a los usuarios segundos antes de que ocurra un terremoto.

 

El análisis masivo de datos, gracias a las redes neuronales, permite establecer patrones para entender lo que sucede antes, durante y después de un terremoto. Crédito: Inked Pixels.

Escuchar al océano para predecir fenómenos extremos

Otra de las claves para prever cuándo ocurrirán terremotos estaría, literalmente, flotando en el océano. Científicos de la Universidad del Sur de Florida han desarrollado una boya de alta precisión para escuchar las aguas poco profundas, donde se pueden detectar pequeños movimientos en el lecho marino que a menudo son precursores de los terremotos. Este sistema de geodesia marina utiliza un GPS de alta precisión y una brújula que determina la orientación de la boya.

En paralelo, además de aprender sobre el fenómeno de los terremotos, la IA aplicada a los sismos podría también revelar información valiosa sobre el cambio climático. Las ondas acústicas que generan los terremotos podrían servir para medir la temperatura del océano, según plantea un novedoso enfoque de observación oceánica publicado recientemente en la revista Science. Este método, denominado termometría oceánica sísimica (seismic ocean thermometry), abre la posibilidad de desencriptar un nuevo nivel de información para entender qué está ocurriendo en nuestro planeta a causa del cambio climático.

Ya que los océanos absorben más del 90% de la energía atrapada en la Tierra por los gases de efecto invernadero, este novedoso método permitiría mejorar sustancialmente nuestra capacidad para "tomarle la temperatura" al medio marino y hacer estimaciones más precisas sobre cómo afectará el calentamiento de las aguas a sus ecosistemas. Aunque todavía no seamos capaces de predecir terremotos, puede que los movimientos sísmicos sí nos sirvan para adelantarnos a los efectos de otro fenómeno devastador: el cambio climático.

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Tungsteno es un laboratorio periodístico que explora la esencia de la innovación. Ideado por Materia Publicaciones Científicas para el blog de Sacyr.

 

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