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中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院張捷教授課題組在監(jiān)測(cè)地震、應(yīng)用人工智能實(shí)時(shí)估算地震震源破裂機(jī)制參數(shù)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，這一研究成果于2021年3月4日發(fā)表在《自然通訊》(Nature Communications)雜志上。

地震的發(fā)生是震源處巖石的破裂和錯(cuò)動(dòng)過程，可以采用兩個(gè)相對(duì)錯(cuò)動(dòng)面的走向、傾向及傾角等參數(shù)描述，稱為地震震源機(jī)制解。這個(gè)震源斷層破裂面的特征與震源所輻射的地震波之間有一定的關(guān)系，因此，從多臺(tái)地面地震記錄反推地震震源機(jī)制是監(jiān)測(cè)地震的一項(xiàng)重要工作，相關(guān)的信息可以幫助揭示震源處巖體的破裂和運(yùn)動(dòng)特征，從而推斷斷層的破裂方向、破裂速度與應(yīng)力降等參數(shù)。震源機(jī)制解也能幫助預(yù)測(cè)海嘯、預(yù)測(cè)強(qiáng)余震的可能分布、以及揭示震源附近的應(yīng)力分布狀況等。從地震記錄推算地震震源機(jī)制是個(gè)計(jì)算耗時(shí)的過程，自1938年地震學(xué)家第一次開始推算地震斷層面解，震源機(jī)制參數(shù)一直是個(gè)研究性問題。目前世界各地地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)在地震速報(bào)信息里只有發(fā)震時(shí)刻、震級(jí)、地點(diǎn)和深度，不包括震源機(jī)制參數(shù)，地震發(fā)生幾分鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間后才報(bào)出震源機(jī)制參數(shù)。

采用人工智能方法有效地解決了這個(gè)復(fù)雜計(jì)算問題。應(yīng)用完備的理論地震大數(shù)據(jù)訓(xùn)練人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，完善了該系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生后，實(shí)際地震數(shù)據(jù)進(jìn)入人工智能系統(tǒng)，在不到1秒的時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)準(zhǔn)確地估算出震源機(jī)制參數(shù)（見圖1），大量實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)試證實(shí)了該方法的有效性，實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域的重要突破。

圖1：采用地質(zhì)模型計(jì)算的理論數(shù)據(jù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，實(shí)際地震數(shù)據(jù)用于預(yù)測(cè)地震震源機(jī)制參數(shù)。

該成果目前正在轉(zhuǎn)化成實(shí)際運(yùn)行的功能，近期將在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國(guó)地震局合作研發(fā)的“智能地動(dòng)”人工智能地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上試運(yùn)行。參與這項(xiàng)科研工作的人員包括博士后況文歡（后加入斯坦福大學(xué)）和研究生袁聰聰（后加入哈佛大學(xué)）。

（地球和空間科學(xué)學(xué)院、科研部）