- Nauwkeurigere voorspellingen van aardbevingen mogelijk door AI
- AI helpt bij het lokaliseren van epicentra van aardbevingen
- Platform voor rampenanalyse verstuurt schade-waarschuwingen
- Modulair sensorsysteem voor drones helpt mensen die bedolven zijn onder puin
- Ratten met hightech rugzakjes gaan op zoek naar overlevenden van aardbevingen
- Vierpotige robot met multispectrale camera spoort slachtoffers van aardbevingen op
Verwoestende aardbevingen kunnen op elk moment gebeuren, vaak zonder enige waarschuwing. Wist je dat er wereldwijd elke dag ongeveer 8.000 aardbevingen plaatsvinden? Hoewel deze voornamelijk worden veroorzaakt door het verschuiven en bewegen van de aardkorst, kunnen ze ook worden veroorzaakt door mijnbouw, gaswinning, grondwaterwinning, (nucleaire) explosies, vulkaanuitbarstingen en zelfs meteorieten. En hoewel ontwikkelingen in technologieën als kunstmatige intelligentie (AI), sensortechnologie, enzovoort ons kunnen helpen aardbevingen beter te begrijpen en te voorspellen, zijn de recente aardbevingen die Syrië en Turkije verwoestten een ernstige waarschuwing en een zeer duidelijke indicatie dat we nog steeds een weg te gaan hebben als het gaat om het voorspellen van dit soort natuurrampen. Johannes Schweitzer, geofysicus bij NORSAR, een onderzoeksstichting die gespecialiseerd is in seismische monitoring en seismologie, legt uit: “Voor het succesvol voorspellen van aardbevingen heb je nauwkeurige informatie over de locatie, tijd en omvang van een toekomstige gebeurtenis nodig, iets dat tot op heden nog niet mogelijk was”. De afgelopen jaren zijn er echter nieuwe technologieën ontwikkeld — zoals slimme infrastructuur, systemen voor vroegtijdige waarschuwing en innovaties op het gebied van rampenbeheer. Met deze technologieën hopen we niet alleen gemeenschappen te kunnen helpen zich beter voor te bereiden op aardbevingen, maar ook zoek- en reddingsoperaties te verbeteren en ervoor te zorgen dat het verlies van mensenlevens, verstoring van essentiële diensten en ook economisch verlies worden geminimaliseerd.
- Nauwkeurigere voorspellingen van aardbevingen mogelijk door AI
Onderzoekers van het Department of Physics van de Israëlische Ariel Universiteit, onder leiding van dr. Yuval Reuveni, hebben onlangs een rapport gepubliceerd dat aanzienlijke vooruitgang laat zien in de ontwikkeling van voorspellingstechnologie voor aardbevingen. Het team maakte gebruik van kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning-algoritmen om de eerste voortekenen van aardbevingen te spotten door elektronenniveaus in de ionosfeer te bestuderen. De onderzoekers gebruikten daarvoor een support vector machine (SVM), een machine learning-algoritme dat vaak in de bio-informatica en bij tekst- en beeldclassificatie wordt gebruikt. Toen de onderzoekers SVM combineerden met GPS ionosferische total electron content (TEC) tijdreeksschattingen, ontdekten ze dat de TEC kon worden gebruikt om de voortekenen van grote aardbevingen met een nauwkeurigheid van 83 procent te voorspellen. Volgens het rapport, dat werd gepubliceerd in het peer-reviewed tijdschrift Remote Sensing, “hebben observatie- en modelleringsresultaten het bestaan en de detecteerbaarheid van aardbevingen en tsunami-signaturen in de ionosfeer, die door zowel akoestische als zwaartekrachtgolven worden veroorzaakt, bevestigd. Hoewel dit nog geen onfeilbare voorspellingsmethode is voor aardbevingen, is het zeker een veelbelovende stap voorwaarts in onze inspanningen om seismische activiteit beter te begrijpen en erop te anticiperen”.
- AI helpt bij het lokaliseren van epicentra van aardbevingen
Hoewel de schokken van de eerste aardbevingen vaak de ernstigste en gevaarlijkste zijn, kunnen de naschokken ook enorme verwoestingen aanrichten en veroorzaken ze soms zelfs meer schade dan de eerste. Om naschokken nauwkeurig te kunnen voorspellen, is het belangrijk om het epicentrum van de aardbeving te lokaliseren. Dit wordt meestal gedaan door seismologen, wat niet alleen tijdrovend is, maar waar ook heel wat mankracht voor nodig is. Bovendien worden de resultaten beïnvloed door de subjectiviteit van de bevindingen van de seismoloog. Nu heeft een neuraal netwerk onlangs voor het eerst aangetoond een belangrijke bijdrage te kunnen leveren aan de nauwkeurigheid van epicentrumbepalingen, wat in de toekomst kan leiden tot nauwkeurigere voorspellingen van naschokken. Een team van onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) zette het neurale netwerk in om de aankomsttijd van seismische golven te bepalen. De AI werd getraind met behulp van de gegevens van 411 aardbevingen in het noorden van Chili, waardoor de onderzoekers naschokken veel nauwkeuriger konden voorspellen dan met eerdere algoritmen. De voorspellingen van het neurale netwerk bij het bepalen van de aankomsttijd van seismische golven kwamen ook overeen met de resultaten en de precisie van menselijke seismologen. Professor Andreas Rietbrock van het Geofysisch Instituut van het KIT zegt: “Onze resultaten laten zien dat kunstmatige intelligentie de analyse van aardbevingen aanzienlijk kan verbeteren — niet alleen met ondersteuning van grote datavolumes, maar ook als er maar een beperkte dataset beschikbaar is”.
“In een geglobaliseerde wereld is realtime toegang tot waardevolle gegevens en inzichten van cruciaal belang geworden om beslissingen die van invloed zijn op levens, kosten en operaties te begrijpen, beoordelen en snel te nemen”.
Gregoren Dewerpe, oprichter A/O Proptech
- Platform voor rampenanalyse verstuurt schade-waarschuwingen
Het is niet alleen van cruciaal belang om manieren te ontwikkelen om de locatie van een aardbeving nauwkeuriger te voorspellen, maar het is ook belangrijk om toegang te hebben tot nauwkeurige informatie over de schade die door een aardbeving veroorzaakt wordt. De in de VS gevestigde startup Safehub, die in 2015 door bouwkundig ingenieurs en veteranen op het gebied van catastrofaal risicobeheer werd opgericht, maakt gebruik van IoT-sensoren, third-party data en analyses om realtime informatie over aardbevingsschade te verstrekken. Denk aan informatie over schade aan gebouwen en gerelateerde verliezen door bedrijfsonderbrekingen, maar ook over slachtoffers, mensen die vastzitten onder puin, gewonden, of mensen die onderdak nodig hebben. Dit kan de verwoesting die door deze rampen wordt aangericht aanzienlijk beperken. Het door Safehub ontwikkelde platform analyseert de verzamelde informatie en verstuurt op basis van de bevindingen vervolgens alerts via een internetdashboard, e-mail of sms. Gregory Dewerpe, oprichter van A/O Proptech, een durfkapitaalbedrijf in vastgoedtechnologie in het VK, vertelt: “Extreme weersomstandigheden en disrupties als gevolg van natuurrampen kunnen zeer verwoestend zijn voor bedrijven over de hele wereld, ongeacht hun locatie. In een geglobaliseerde wereld is realtime toegang tot waardevolle gegevens en inzichten van cruciaal belang geworden om beslissingen die van invloed zijn op levens, kosten en operaties te begrijpen, beoordelen en snel te nemen”.
- Modulair sensorsysteem voor drones helpt mensen die bedolven zijn onder puin
Bij natuurrampen duurt het vaak lang voordat mensen die zich onder het puin bevinden gevonden en gered zijn. Om opsporings- en reddingsteams toegang te geven tot snellere en nauwkeurigere informatie over de situatie in een bepaald rampgebied, werkt een team van internationale wetenschappers voor een onderzoeksproject genaamd Systems for Localising Buried Persons in Collapsed Buildings (SORTIE) aan een modulair sensorsysteem voor drones. Het team heeft vier sensorpakketten ontwikkeld die op de drone kunnen worden aangesloten, waaronder een ‘puinstructuuranalyse’-pakket om de stabiliteit van puin te beoordelen; een pakket voor ‘lasergasmeting’ voor het op afstand detecteren van explosieve luchtmengsels; een ‘bioradar’-pakket om de ademhalingsbewegingen van slachtoffers onder puin te detecteren; en een ‘mobiele telefoonlocatie’-pakket. Professor Ompe Aimé Mudimu, die een project over dit onderwerp leidt aan het Institute of Rescue Engineering and Hazard Mitigation aan de Technische Universiteit van Keulen in Duitsland, zegt: “Gebouwen storten vaak plotseling en zonder enige waarschuwing in, zoals bij gasexplosies of aardbevingen. Zoek- en reddingsteams kunnen op het onstabiele puin van de ruïnes vaak maar langzaam voortgang maken. Het is dus erg belangrijk om uitgestrekte gebieden efficiënt en veilig te kunnen doorzoeken. Analyse vanuit de lucht met behulp van drones is hiervoor bij uitstek geschikt en kan de hulpdiensten die op zoek zijn naar overlevenden ontlasten”.
- Ratten met hightech rugzakjes gaan op zoek naar overlevenden van aardbevingen
De Belgische non-profit APOPO heeft onlangs kleine hightech rugzakken voor ratten ontwikkeld om zoek- en reddingsteams te helpen bij het vinden van overlevenden in rampgebieden. Hun uitstekende reukvermogen en hun kleine formaat maakt deze knaagdieren uitermate geschikt om voorwerpen of mensen in kleine, krappe ruimtes op te sporen. De leider van het project, gedragsonderzoeker Donna Kearn, vertelt: “Ratten zijn van nature nogal nieuwsgierig en houden ervan om op onderzoek uit te gaan — en dat is voor zoek- en reddingsacties natuurlijk essentieel”. In een gesimuleerd ‘rampgebied’ worden de diertjes getraind om ‘overlevenden’ op te sporen, maar eerst leren ze hoe ze het doelwit in een lege kamer kunnen vinden. Zodra het doelwit is gelokaliseerd, moeten de ratten een schakelaar op hun vest overhalen, waardoor een pieper afgaat. Daarna gaan ze terug naar hun basis, waar ze iets lekkers krijgen. Voor de ontwikkeling van de kleine hightech rugzak werkt APOPO samen met elektrotechnisch ingenieur Sander Verdiesen van de Technische Universiteit Eindhoven, die “zocht naar manieren om technologie te gebruiken om levens te verbeteren”. Het prototype dat hij heeft gebouwd is gemaakt van een 3D-geprinte plastic container met daarin een tweewegmicrofoon, een locatiezender en een videocamera die live beelden naar een laptop stuurt en een versie opslaat op een SD-kaart. De container werd vervolgens in een neopreen vestje gedaan en bij de rat om gedaan. Verdiesen hoopt dat “het hulpverleners op een dag kan helpen mensen op te sporen die anders niet gered zouden worden”.
- Vierpotige robot met multispectrale camera spoort slachtoffers van aardbevingen op
Niet alleen drones en knaagdieren maar ook vierpotige robots worden ingezet om slachtoffers van aardbevingen op te sporen. Een team van onderzoekers van de Polytechnische Universiteit van Madrid heeft een autonome vierpotige robot ontwikkeld die met behulp van kunstmatige intelligentie (AI) en een multispectrale camera op zoek gaat naar slachtoffers van natuurrampen als aardbevingen. De robot is op afstand bestuurbaar en kan op diverse gevaarlijke en ontoegankelijke plekken worden ingezet, zoals ingestorte gebouwen. Het team heeft verschillende convolutionele neurale netwerken (CNN’s) getraind om menselijke vormen te identificeren tussen het puin, zoals een hand, een hoofd of een romp. Vervolgens vergeleken ze hun techniek met verschillende eerdere systemen die doorgaans gebruikmaken van infrarood- of rood-groen-blauwe beeldvorming om slachtoffers te lokaliseren. Ze concludeerden dat hun multispectrale systeem, dat vijf golflengten gebruikt: blauw, groen en rood zichtbaar licht, rood randlicht en nabij-infraroodlicht, een grotere veelzijdigheid heeft wanneer het wordt gebruikt om mensen zowel binnen als buiten op te sporen.
Een laatste overweging
Hoewel het nauwkeurig voorspellen van aardbevingen nog steeds een uitdaging is die we onder de knie proberen te krijgen, worden systemen voor vroegtijdige waarschuwing wel steeds beter. Vooruitgang in onderzoek en technologie maakt de ontwikkeling van steeds geavanceerdere systemen mogelijk die van steeds kritieker belang worden voor het terugdringen van de menselijke, sociale en economische tol van aardbevingen. Technologie die wordt ingezet bij zoek- en reddingsmissies maakt ook aanzienlijke vorderingen. Zo worden robots — en zelfs dieren — steeds vaker gebruikt in de nasleep van natuurrampen, omdat ze in gevaarlijke omgevingen kunnen opereren om overlevenden op te sporen.
