廉價(jià)的地震預(yù)警系統(tǒng)

雖然預(yù)測(cè)地震依然是個(gè)夢(mèng)想，但是科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)出早期預(yù)警系統(tǒng)，能夠?yàn)槿藗儬?zhēng)取到寶貴的時(shí)間用于逃離建筑物或?qū)ふ已隗w。這種系統(tǒng)已經(jīng)在日本和墨西哥獲得應(yīng)用。美國(guó)地質(zhì)勘探局（USGS）測(cè)試的一種預(yù)警系統(tǒng)曾在加州的納帕河谷地震中提前5到10秒發(fā)出了預(yù)警。如果類似幾年前的尼泊爾7.8級(jí)地震有這種預(yù)警，很可能拯救幾百人的生命。

地震預(yù)警系統(tǒng)的價(jià)格不菲，對(duì)尼泊爾、南亞、加勒比以及中美洲等地震高發(fā)地區(qū)的國(guó)家而言是難以承受的。但是，研究人員通過眾包的方式，利用成本較低的傳感器和手機(jī)電子技術(shù)研制價(jià)格更低的地震預(yù)警系統(tǒng)。

當(dāng)前預(yù)警系統(tǒng)所利用的網(wǎng)絡(luò)需要成千上萬價(jià)格昂貴、極其靈敏的地震傳感器來探測(cè)地震波，同時(shí)還要采用GPS傳感器探測(cè)地質(zhì)斷層運(yùn)動(dòng)引起的地面持續(xù)運(yùn)動(dòng)，這是地震的根源。

Zizmos公司位于加利福尼亞州帕洛阿爾托市，公司創(chuàng)始人巴特爾加齊?伊爾迪里姆（Battalgazi Yildirim）認(rèn)為，通過廉價(jià)的傳感器方案能獲得與專業(yè)地震預(yù)警系統(tǒng)相當(dāng)，甚至更好的地震數(shù)據(jù)。他的系統(tǒng)使用手機(jī)上現(xiàn)成的微型機(jī)電加速計(jì)管理數(shù)據(jù)收集和通信。“在USGS使用的傳感器方案中，每個(gè)傳感器的成本約3萬美元，”他說，“而我們的傳感器每個(gè)成本僅為100美元。”

伊爾迪里姆打算主要依靠大眾的幫助，因此預(yù)警網(wǎng)絡(luò)幾乎沒有安裝和維護(hù)成本。伊爾迪里姆只需要志愿者提供的一小片墻體空間和一個(gè)電源插座，就能為一副撲克牌大小的傳感器組件提供支持。

公司獲得美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的15萬美元科研補(bǔ)助,，進(jìn)行了系統(tǒng)試運(yùn)行，涉及了分布于加州的268處傳感器。一旦傳感器探測(cè)到震動(dòng)，將把震動(dòng)的時(shí)間和級(jí)數(shù)發(fā)送到云端服務(wù)器；運(yùn)算系統(tǒng)將檢測(cè)鄰近傳感器的報(bào)告，確定此次震動(dòng)是來自當(dāng)?shù)兀ㄈ缈ㄜ囈鸬恼饎?dòng)）還是真正的地震。如若是后者，系統(tǒng)將推算地震的震中、地震發(fā)生的最初時(shí)間以及估測(cè)震級(jí)。如果預(yù)計(jì)震級(jí)高于4.0級(jí)，系統(tǒng)將發(fā)出預(yù)警。

USGS的地理學(xué)家本杰明?布魯克斯（Benjamin Brooks）則思考另一種眾包方式。他說，為什么不利用人們手機(jī)中的GPS傳感器和導(dǎo)航系統(tǒng)呢？在發(fā)展中國(guó)家，裝有GPS的手機(jī)非常普遍，這種眾包系統(tǒng)在提供早期預(yù)警方面幾乎沒有任何成本。“像尼泊爾這樣的國(guó)家，地震頻發(fā)、資源匱乏，眾包能夠發(fā)揮最有效的作用。”布魯克斯說。

在《科學(xué)?進(jìn)展》期刊曾經(jīng)刊登的研究文章中提到，布魯克斯和他的同事測(cè)試了消費(fèi)級(jí)GPS在監(jiān)測(cè)地震方面的能力。他們使用谷歌Nexus智能手機(jī)和商用GPS模塊，在10厘米到2米的位移范圍內(nèi)進(jìn)行移位比較。兩款GPS傳感器都能感受輕微的運(yùn)動(dòng)。

接下來，研究人員還使用加州北部7級(jí)地震的模擬數(shù)據(jù)以及2011年日本東北部9級(jí)大地震的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)試?；谄詹閿?shù)據(jù)，他們模擬了震中附近智能手機(jī)的反應(yīng)，若一部手機(jī)及其最近的4部手機(jī)出現(xiàn)高于5厘米的位移，則認(rèn)為該手機(jī)受到觸發(fā)。若觸發(fā)了超過100部手機(jī)，系統(tǒng)就將發(fā)布地震預(yù)警。

在實(shí)驗(yàn)中，不到5000部智能手機(jī)在5秒內(nèi)就探測(cè)到了模擬的加州地震，為舊金山和圣何塞提供了充分的預(yù)警時(shí)間。對(duì)日本地震而言，由于震中不在陸地，因此測(cè)試系統(tǒng)的探測(cè)時(shí)間超過了80秒，這個(gè)預(yù)警時(shí)間對(duì)于近海城鎮(zhèn)來說太遲，但為東京等城市提供預(yù)警已足夠。布魯克斯說：“雖然在多山地區(qū)提供手機(jī)服務(wù)存在挑戰(zhàn)，但我們認(rèn)為這些困難最終都能被克服。”