Det är ännu inte möjligt att förutsäga jordbävningar, men analysen av olika typer av seismiska data gör det möjligt för forskare att hitta var och när varje typ av jordbävning har sitt ursprung, och därmed bättre förstå när och var tektonisk halk kan uppstå via skadliga jordbävningar. Tiotusentals seismiska stationer runt om i världen registrerar kontinuerligt lokal seismisk aktivitet, med en produktion som är långt bortom vad forskare kan bearbeta. Här, forskare från Northwestern University har ringt över 2, 000 medborgarforskare till undsättning för den folkbaserade analysen av seismiska inspelningar, återges i audiovisuellt format, genom programmet Earthquake Detective på Open-Science-plattformen Zooniverse. De visar att medborgarna är minst lika noggranna som maskininlärning, och kan till och med identifiera tektoniska skakningar, vilket tidigare bara var möjligt för utbildade yrkesverksamma. Resultaten publiceras idag i Gränser inom jordvetenskap .

"Mitt mål var att få hjälp med upptäckten av dessa speciella seismiska händelser eftersom jag kände mig överväldigad av det snabbt växande berget av data jag undersökte för min doktorandforskning, "säger huvudförfattaren Vivian Tang, en doktorand vid Institutionen för jord- och planetvetenskap vid Northwestern University, Illinois. "Med Zooniverse och Earthquake Detective -teamet, Vi ger människor överallt ett enkelt och engagerande sätt att hjälpa ytterligare vetenskaplig forskning. "

Efter att ha genomfört en handledning och övningssession, varje medborgarvetare ombads lyssna på ett slumpmässigt urval bland 2, 467 inspelningar fångade av seismiska stationer i hela Alaska, del av USA:s utbud av stationer i Nordamerika. Visuella spår visades vid sidan av ljuddata. Varje inspelning motsvarade de två första, 000 sekunder (men ökade 800 gånger till hörbara frekvenser) efter beräknad ankomst till varje station av ytvågorna från en av 30 kända stora jordbävningar som inträffade någonstans i världen mellan 2013 och 2018. När vågen från en avlägsen jordbävning når en seismiskt aktiv plats som Alaska, där Stilla havet tektoniska plattan glider under Nordamerika, det kan utlösa lokala seismiska händelser, såsom mindre jordbävningar eller tektoniska skakningar, som är tusentals långsamma, små vibrationer djupt inne i jordskorpan som kan pågå i dagar eller veckor. Skakningar upptäcktes först 2001 och har sedan dess blivit ett viktigt fokus för studier, eftersom de visar oss var tektonisk glidning sker utan jordbävningar, men man tror att de spelar en roll för jordbävningarnas ursprung.

Varje inspelning presenterades för tio olika medborgare, som var tvungen att klassificera det som en jordbävning, darrning, bakgrundsbrus, eller inget av ovanstående. Skynda på, de seismiska inspelningarna av jordbävningar låter vanligtvis som en smällande dörr, medan tremor låter som ett tåg som går över järnvägsspår, och bakgrundsljud kan låta som visslande vind, krusande tennfolie, eller radiostatiskt. Forskarna använde antalet medborgare som enades om varje klassificering som ett mått på graden av konsensus. Ett urval av datamängden klassificerades också av utbildade seismologer bland författarna, medan utdata från en maskininlärningsalgoritm som utvecklats specifikt av dem för att identifiera jordbävningar användes som riktmärke för medborgarnas prestanda. Artificiell intelligens har ännu inte kunnat identifiera tektonisk tremor, som fram till nuvarande studie där medborgarna framgångsrikt klarade denna uppgift, kunde bara erkännas inom seismiska data av seismologer.

Medborgarna nådde ett kollektivt beslut för 91% av de testade inspelningarna. Det var mer enighet när man klassificerade jordbävningar (74% av inspelningarna med detta kollektiva beslut nådde den förinställda tröskeln på 40% röster för majoritetsklassificeringen) än för tremor (51%) och bakgrundsbrus (66%). När deras kollektiva beslut jämfördes med rätt klassificering, enligt de professionella forskarna, medborgarna var tillsammans 85% noggranna med att identifiera jordbävningar, högre än 76% noggrannhet för maskininlärningsalgoritmen.

Författarna drar slutsatsen att medborgarforskare kan göra ett stort bidrag till seismologi, låta forskare bearbeta mycket mer data än de någonsin kunde på egen hand, på så sätt hjälpa dem att bättre förstå processer djupt inne i jordskorpan och förutse jordbävningar med större precision. Medborgarnas förmåga att gemensamt identifiera skakningar, som artificiell intelligens ännu inte kan göra, kommer att vara särskilt värdefullt för fältet.

"Jordbävningsdetektiven kan vara en resurs för andra forskare inom detta område som är intresserade av att få input från en imponerande grupp frivilliga forskare. Vi uppmuntrar starkt dessa forskare att rikta oss till seismogram som de skulle vilja se klassificerade, så att vi kan inkludera dem i Earthquake Detective, och lämna tillbaka volontärklassificeringarna till forskarna, säger Tang.