Техника отделяет промышленный шум от естественных сейсмических сигналов

Впервые сейсмологи могут выделить сигналы некой промышленной деятельности человека в масштабах всего континента с использованием облачных вычислений. В двух недавно опубликованных статьях в «Сейсмологических исследовательских письмах» ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории демонстрируют, что то, что ранее характеризовалось как «шум», теперь можно рассматривать как конкретный сигнал в большой географической области, благодаря инновационному подходу к анализу сейсмических данных.

«В прошлом антропогенные сейсмические сигналы в результате промышленной деятельности рассматривались как «шум», который загрязнял набор данных, что приводило к отклонениям в их анализе, к сожалению», - сказал Омар Марсильо, сейсмолог из Лос-Аламосской национальной лаборатории и ведущий автор исследования. «Впервые мы смогли идентифицировать этот шум, производимый некоторыми большими машинами, как отдельный сигнал и извлечь его из набора данных, что позволило нам отделить естественные сигналы от антропогенных».

В исследовании использовались данные за год с более чем 1700 сейсмических станций в Соединенных Штатах. Марсильо обнаружил приблизительно 1,5 миллиона последовательностей промышленного шума, что в среднем соответствует примерно 2,4 обнаружениям в день на каждой станции.

«Это показывает нам, насколько вездесущий промышленный шум», - сказал Марсильо. «Важно, чтобы мы могли охарактеризовать его и отделить от других сейсмических сигналов, чтобы мы могли точно понимать, на что мы смотрим, когда анализируем сейсмическую активность».

Эти данные были доступны и обработаны с использованием облачных вычислений - нового подхода, который обеспечивает большую масштабируемость и гибкость в сейсмологических исследованиях. Сервисы облачных вычислений могут использоваться для проведения крупномасштабного сейсмического анализа в десять раз быстрее, чем традиционные вычисления, для которых требуется загрузка, хранение и обработка данных. Используя облачные вычисления Amazon Web Services, исследователи смогли получить и обработать 5,6 терабайта сжатых сейсмических данных всего за 80 часов. Для этого с использованием традиционных вычислительных методов потребовалось бы несколько недель.

Марсильо сказал, что его работа по характеристике промышленного шума по всей стране была бы невозможна без этого нового подхода к облачным вычислениям. «Мои коллеги и я выяснили, как отделить сигнал промышленного шума от остальной части сейсмического сигнала, но мы не смогли это масштабировать», - сказал он. Поэтому Марсильо сотрудничал с Джонатаном МакКарти, чтобы охватить большую географическую область; облачные вычисления оказались выходом. Они также достаточно гибоки, чтобы адаптироваться к меняющимся потребностям многих исследовательских приложений, включая скорость обработки, требования к памяти и различные архитектуры обработки.

«Сейсмология - это область, насыщенная данными», - сказал Маккарти, ведущий автор статьи об облачном подходе. «Ранее сейсмические данные должны были загружаться и обрабатываться каждым отдельным исследователем. Облачные вычисления позволяют хранить все эти данные в одном месте, и исследователи могут легко получить доступ к ним и работать с ними сообща. Это огромный шаг вперед, который, к тому же имеет потенциал, чтобы полностью изменить методы сейсмологических исследований на больших наборах данных».

Комментарии: