Ваш смартфон может стать спасителем от землетрясений

Разрушительные землетрясения, особенно рядом с мегаполисами, являются глобальной проблемой. Предупреждение землетрясения даже за минуту до первых ощутимых толчков сможет дать жителям крупных городов возможность оставить квартиры или городской транспорт и перебраться в более безопасное место.

Современные системы раннего предупреждения землетрясений используют базу данных объединенных сейсмических и геодезических сетей. Они существуют в нескольких развитых странах и финансируются властями. Однако их работа стоит миллионы долларов, а плотность размещения датчиков остается недостаточной.

Смартфоны как сейсмографы

Ученые Университета Беркли в Калифорнии предложили простой способ решить эту проблему. В качестве альтернативы лабораторному сейсмографу они хотят использовать смартфоны со встроенным акселерометром. Специалисты создали приложение MyShake, которое собирает, анализирует и отправляет на центральный узел информацию. А назад получает предупреждение о сейсмической активности.

Исследователи показали, что датчики смартфона могут регистрировать подземные толчки, отделяя полезную информацию от фонового шума различного происхождения. Данные, которые будут собираться тысячами смартфонов в рамках глобальной информационной сети, дадут возможность получить более точную картину глобальных процессов, происходящих в земной коре в режиме реального времени. При этом сейсмические сигналы, которые собираются смартфонами, могут использоваться для составления оперативных карт сейсмической активности.

«Безусловно, встроенный комплекс с акселерометром и приложение MyShake не сможет заменить традиционные сейсмические сети, например, такие, которые находятся под управлением Геологической службы США, Калифорнийского университета в Беркли или Университета штата Вашингтон. Вместе с тем, мы считаем, что MyShake позволит увеличить точность предсказания землетрясения и предусматривать его раньше не там, где есть традиционный сейсмический контроль, а там, где его нет, что может стать единственной возможностью для раннего экстренного предупреждения», — комментирует руководитель проекта MyShake профессор Ричард Аллен .

Акселерометр смартфона имеет достаточную чувствительность, чтобы на горизонтальной поверхности зафиксировать подземные толчки силой от 5 баллов. Они угрожают разрушениями на расстоянии до 10 км от эпицентра.

«В настоящее время мы имеем сеть из 400 сейсмических станций, сосредоточенных вокруг залива Сан-Франциско и Лос-Анджелеса с пригородами, это около 1,6 млн пользователей смартфонов в пределах штата, — сказал Аллен. — Даже если мы получим информацию только от малой части из 1,6 млн мобильных устройств, участвующих в нашей программе, мы сможем значительно увеличить достоверность данных, очень быстро заполнив при этом тот информационный пробел, который не могли заполнить ранее, увеличив вместе с тем и время раннего оповещения».

Как это работает

Работа над кодом длидась в течение 3-х лет с участием восьми разработчиков.

«Создавая приложение, которое способно собирать необходимые данные в режиме реального времени, мы помнили о том, что оно будет работать в фоновом режиме и не должно сильно влиять на работу среднестатистического смартфона — блокировать телефон, нагружать оперативной память или быстро садить аккумулятор за счет подключения к GPS-приемнику сигнала», — рассказывает Луис Шрайер, вице-президент инновационного центра T-Labs, специалисты которого участвовали в разработке.

Тестирование алгоритма провели в среднем на 75 Android-смартфонах с использованием вибрационных стендов лаборатории университета, на которых имитировали землетрясения. Результат получился довольно обнадеживающим: толчки, которые имитировал профиль землетрясения на вибрационном стенде, выделялись от характерного фонового «вибрационного шума» с точностью в 93%.

Акселерометры телефона отслеживают сейсмическую активность в реальном режиме времени, постоянно сверяя полученные данные с сохраненными в памяти профилями землетрясения. При совпадения полученные оперативные данные, вместе с временем, амплитудой толчков и GPS-координатами пользователя в виде пакета, направляются на сервер центральной сейсмологической станции в Беркли, после чего GPS-канал деактивируется.

Все данные, которые собираются в облаке центральной сейсмологической станции в Беркли, также анализируются в реальном режиме времени. Если по крайней мере 4 смартфона с установленным MyShake передали из региона похожую информацию, и при этом их количество составило от 60% и выше от общего количества пользователей приложения в радиусе 10 км, программный алгоритм подтверждает землетрясение, отправляя сообщения на смартфон пользователя.

Для точной оценки расположения источника сейсмической активности, предполагаемой силы и времени толчков с помощью данных программы потребуется информация по крайней мере от 300 смартфонов в квадрате 110х110 км.

Скачать MyShake можно в магазине Google Play.