深度学习可以在不到一秒的时间内预测海啸影响

关于即将来临的海啸将如何影响东北海岸线的详细预测可以在几分之一秒内做出，而不是半小时左右——为人们采取适当行动争取宝贵的时间。这种可能挽救生命的技术利用了机器学习的力量。

2011 年 3 月 11 日袭击东北部的灾难性海啸夺去了大约 18,500 人的生命。如果即将发生的海啸的早期预警包括准确预测沿海岸线和更远内陆的不同点的水位将达到多高，许多生命可能会被挽救。

海岸现在拥有世界上最大的监测海底运动的传感器网络。组成该网络的 150 个海上站点提供海啸预警。但要有意义，传感器生成的数据需要转换为沿海岸线的海啸高度和范围。

这通常需要对困难的非线性方程进行数值求解，这在标准计算机上通常需要大约 30 分钟。但 2011 年的海啸仅在发生 45 分钟后就袭击了部分海岸。

现在，RIKEN 预测科学实验室的 Iyan Mulia 及其同事使用机器学习将计算时间缩短到不到一秒。

“我们方法的主要优势是预测速度，这对于早期预警至关重要，”Mulia 解释说。“传统的海啸模型在 30 分钟后提供预测，这为时已晚。但我们的模型可以在几秒钟内做出预测。”

由于海啸很少发生，该团队使用 3,000 多个计算机生成的海啸事件来训练他们的机器学习系统。然后，他们用 480 个其他海啸情景和三个实际海啸对其进行了测试。他们基于机器学习的模型只需 1% 的计算量即可达到相当的精度。

同样的深度学习方法可以用于时间至关重要的其他灾难场景。“没有极限——你可以将这种方法应用于时间限制非常有限的任何类型的灾难预测，”Mulia 说，他在 2004 年洋海啸摧毁了他的祖国沿海地区后首次对海啸研究产生了兴趣。尼西亚。“我现在正在研究风暴潮预测，也在使用机器学习。”

这项工作发表在《自然通讯》杂志上。

Mulia 指出，该方法仅适用于高于约 1.5 米的大型海啸，因此他和他的团队现在正在寻求提高其适用于较小海啸的准确性。

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