Motivation
Unter allen Naturgefahren gelten Erdbeben als eine der größten Bedrohungen. Mehr als 80 Länder sind regelmäßig von den Auswirkungen von schweren Erdbeben betroffen. Tausende Menschen verlieren ihr Leben dabei, Gebäude und Infrastruktur werden zerstört. Die Auswirkungen von Erdbeben nehmen mit exponentiellem Anstieg der Weltbevölkerung und des Wachstums von Megastädten sowie deren exponierter Lage in den erdbebengefährdetsten Regionen stark zu. Vorhersagen von Erdbeben sind extrem schwierig. Dies erfordert effektive und leistungsfähige Frühwarnsysteme. Die große Häufigkeit von Erdbeben, die jedes Jahr an verschiedenen Epizentren auftreten, erzeugt eine riesige, schnell anwachsende Datenbank für die Seismologie. Dies macht sowohl die Datenverarbeitung als auch die Analyse und Interpretation sehr zeitaufwendig und extrem schwierig in der Handhabung. Die Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) bieten hier eine neue Perspektive.
Ziele und Vorgehen
Ziel des Projekts „SAI“ ist die Erforschung und Entwicklung von KI-Methoden und -Ansätzen zur Leistungsverbesserung von Frühwarnsystemen. Dazu werden im Vorhaben Deep Learning basierte Algorithmen und Modelle entwickelt, die in der Lage sind, seismische Signale und Aktivitäten selbstständig zu erkennen, zu entschlüsseln und zu erlernen. Dadurch können räumliche und zeitliche Koordinaten zukünftiger Erdbeben identifiziert werden, an denen die größte Wahrscheinlichkeit lokaler Brüche besteht. Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz in den Geowissenschaften, insbesondere in der Seismologie, befindet sich noch in einem frühen Forschungsstadium. Mit dem vorliegenden Vorhaben könnte sich eine neue Forschungsrichtung auf dem Gebiet der Erdbebenvorhersage und der Verarbeitung der Erdbebenaufzeichnungen etablieren. Das Vorhaben wird von drei assoziierten Forschungspartnern, der Goethe Universität (Fachbereich Geowissenschaften), der Chinese Academy of Sciences (Institute of Geology and Geophysics) und des Institute of Geo Science Australia, mit Bereitstellung von realen seismischen Daten sowie mit fachspezifischen Knowhow und Expertisen unterstützt.
Innovationen und Perspektiven
Gemäß der Förderrichtlinie wird das Projekt „SAI“ von einer Forschungsgruppe bearbeitet, die überwiegend aus Wissenschaftlerinnen bestehen. Die Projektleiterin verfügt über Expertise in der Erforschung und Entwicklung von Algorithmen und Modellen des maschinellen Lernens und des Deep Learnings zur Anwendung in den Geowissenschaften mit Schwerpunkt Seismologie.