Kecerdasan buatan cocok untuk memantau gunung berapi

Helmholtz Center Potsdam GFZ Pusat Penelitian Jerman untuk Geosains

membacakan

Lebih dari setengah gunung berapi aktif di Bumi tidak dimonitor secara instrumen. Misalnya, wabah dapat terjadi yang setidaknya secara teoritis dapat memperingatkan orang tanpa memicu alarm. Para peneliti dari Universitas Teknik Berlin dan Pusat Penelitian Jerman untuk Geosains GFZ di Potsdam kini telah menciptakan platform pemantauan gunung berapi, yang menyatukan berbagai data pengukuran dan menganalisis citra satelit menggunakan, antara lain, 'pembelajaran mesin'.

Lebih dari setengah gunung berapi aktif di Bumi tidak dimonitor secara instrumen. Misalnya, wabah dapat terjadi yang setidaknya secara teoritis dapat memperingatkan orang tanpa memicu alarm. Dalam langkah pertama dan masih awal dalam perjalanan ke sistem peringatan gunung berapi, platform pemantauan gunung berapi baru dikembangkan dalam proyek penelitian yang dipimpin oleh S├ębastien Valade dari Universitas Teknik Berlin (TU Berlin) dan Pusat Penelitian Geosains Jerman GFZ di Potsdam dianalisis menggunakan "kecerdasan buatan". Dengan menguji peristiwa terbaru, Valade dan rekan-rekannya menunjukkan bahwa platform MONUNTS (Monitoring Unrest from Space) mereka dapat menggabungkan beberapa set data dengan berbagai jenis data untuk pemantauan vulkanik penuh. Hasil tim diterbitkan dalam jurnal Remote Sensing.

Dari 1500 gunung berapi aktif di seluruh dunia, hingga 85 meletus setiap tahun. Karena biaya dan ketidakpastian dalam mempertahankan instrumentasi volumetrik, kurang dari setengah gunung berapi aktif dipantau dengan sensor berbasis darat, dan bahkan lebih sedikit yang dianggap terkontrol dengan baik. Gunung berapi yang dianggap tidak aktif atau punah biasanya tidak diamati secara instrumen. Tetapi mereka dapat meletus secara tak terduga dan masif, seperti yang terjadi pada 2008 di gunung berapi Chaiten di Chili, yang terbangun setelah 8.000 tahun tidak aktif.

Erupsi sering disertai dengan sinyal prekursor

Satelit dapat memberikan data penting ketika pemantauan berbasis darat terbatas atau tidak ada. Pengamatan jangka panjang terus menerus dari ruang angkasa adalah kunci untuk lebih mengenali tanda-tanda kerusuhan geologis. Erupsi sering - meskipun tidak selalu - disertai dengan sinyal prekursor yang dapat memakan waktu beberapa jam hingga beberapa tahun. Sinyal-sinyal ini dapat mencakup perubahan perilaku seismik, deformasi tanah, emisi gas, kenaikan suhu, atau kombinasi keduanya.

"Dengan pengecualian seismisitas, semua fenomena ini dapat dipantau dari luar angkasa dengan menggunakan panjang gelombang berbeda dalam spektrum elektromagnetik, " kata S├ębastien Valade, kepala proyek MOUNTS. Ini didanai oleh GEO.X, sebuah jaringan penelitian untuk geosains yang didirikan pada 2010 di Berlin dan Potsdam, dan dilakukan di TU Berlin dan GFZ. "Dalam sistem pemantauan MOUNTS, kami menggunakan sensor satelit yang berbeda untuk mendeteksi dan mengukur perubahan gunung berapi, " tambah Valade. "Dan kami juga memasukkan data seismik dari jaringan GEOFON global GFZ dan data USGS Survei Geologi Amerika Serikat."

Bagian dari proyek ini adalah untuk menguji apakah "Kecerdasan Buatan" (AI) dapat berhasil diintegrasikan ke dalam proses analisis data. Algoritma AI terutama dikembangkan oleh Andreas Ley dari TU Berlin. Untuk deteksi otomatis kejadian deformasi besar ia menggunakan apa yang disebut jaringan saraf tiruan. Para peneliti melatih mereka dengan gambar yang dihasilkan komputer yang dimodelkan pada citra satelit nyata. Dari sejumlah besar contoh sintetik ini, perangkat lunak tersebut belajar untuk mendeteksi peristiwa deformasi yang lebih besar dalam data satelit nyata yang sebelumnya tidak dikenal. Bidang ilmu data ini disebut sebagai "pembelajaran mesin."

"Itu adalah 'balon uji' penting bagi kami untuk melihat bagaimana kami dapat mengintegrasikan pembelajaran mesin ke dalam sistem, " kata Ley. "Saat ini, detektor deformasi kami hanya menyelesaikan satu tugas. Visi kami adalah untuk mengintegrasikan beberapa alat AI untuk tugas yang berbeda. Karena alat ini biasanya mendapat manfaat dari mempelajari sejumlah besar data, kami ingin mereka terus belajar dari semua data yang dikumpulkan oleh sistem secara global

GUNUNG memantau 17 gunung berapi di seluruh dunia

Tantangan utama yang dihadapi S bastien Valade dan rekan penulisnya adalah penanganan sejumlah besar masalah pengembangan data dan perangkat lunak. "Tapi masalah ini bisa diselesaikan, " kata Valade. Saya percaya bahwa sistem pemantauan otomatis menggunakan AI dan data dari berbagai sumber seperti penginderaan jauh dan sensor Earthbound dalam waktu yang tidak terlalu lama akan membantu memperingatkan orang lebih tepat waktu dan lebih dapat diandalkan. Reliable

Analisis yang saat ini disediakan oleh platform pemantauan MOUNTS telah memungkinkan pemahaman yang komprehensif tentang berbagai proses di berbagai lingkungan iklim dan vulkanik di seluruh dunia: penyebaran magma di bawah permukaan Dari distribusi material vulkanik selama letusan ke perubahan morfologis di daerah yang terkena dampak dan emisi gas ke atmosfer. Para peneliti berhasil menguji MOUNTS untuk peristiwa baru-baru ini, seperti wabah Krakatau di Indonesia pada tahun 2018, atau wabah di Hawaii dan Guatemala.

Sistem saat ini memantau 17 gunung berapi di seluruh dunia, termasuk Popocat petl di Meksiko dan tna di Italia. Situs web platform dapat diakses secara bebas di Internet dan dirancang sehingga data baru dapat dengan mudah diintegrasikan berkat jangkauan global dan akses gratis ke data. (Penginderaan Jauh; doi: 10.3390 / rs11131528)

Sumber: Helmholtz Center Potsdam GFZ Pusat Penelitian Jerman untuk Geosains

- Kay Sanders