AETA agita la predicción de terremotos con un concurso mundial

Utilización de datos para predecir terremotos

Las catástrofes naturales representan algunos de los casos más sorprendentes y devastadores de la historia de la humanidad. A menudo ocurren sin previo aviso y fuera del control de la humanidad. Numerosos ejemplos de estos mortíferos sucesos se remontan desde la antigüedad hasta nuestros días. Aunque la capacidad para prepararse y minimizar los daños ha mejorado mucho, la rapidez con la que se actúa para recuperarse representa un reto que aún no se ha superado.

En China, el equipo AETA de la Escuela de Postgrado de la Universidad de Pekín Shenzhen está decidido a utilizar la IA y los macrodatos como método para mitigar la pérdida de vidas humanas por catástrofes sísmicas. Mediante el despliegue de varios sistemas sensoriales tripartitos en una red mallada por regiones geográficas con gran actividad sísmica, el equipo ha creado un sistema que recopila datos sismológicos clave antes, durante y después de que se produzca un terremoto. Esta información se utiliza para generar una predicción precisa, que puede permitir a los gobiernos locales evacuar ciudades, cerrar infraestructuras de gran valor y organizar equipos de socorro días antes de que se produzca un terremoto, minimizando así al máximo el riesgo para las vidas y los medios de subsistencia.

Sin embargo, para que los dirigentes actúen basándose en esta información, las predicciones deben alcanzar un nivel de precisión elevado y constante. Por eso, incluso después de que el equipo de AETA haya demostrado la eficacia del sistema, el proyecto aún necesita más mejoras para estar listo para su despliegue público y uso oficial.

Pero, ¿cómo se hará?

“Desarrollar nuestro trabajo significa reunir a expertos de todo el mundo”, explica el Dr. Yong Shanshan, ingeniero superior de la Escuela de Postgrado de Shenzhen de la Universidad de Pekín. “Al mismo tiempo, queríamos motivar a la gente. Así que unimos ambos objetivos organizando una competición en la que los equipos trabajaban para encontrar la mejor manera de analizar los datos y presentar predicciones semanales, creando una sana rivalidad entre los equipos para ser el mejor.”

La competencia da lugar a un nuevo modelo de predicción

Juntos, el equipo de AETA y la AIE Shenzhen de Capgemini organizaron un concurso de siete meses de duración que reunió a 600 equipos de 28 países distintos. Durante la competición, cada domingo, los concursantes predijeron tres elementos de terremotos de magnitud igual o superior a 3,5 en una zona objetivo para la semana siguiente. A continuación se comparaban con las cifras generadas por los fenómenos reales. Todos estos datos se gestionaban a través de un sistema de competición que tenía en cuenta los resultados de las predicciones y los datos reales antes de determinar la desviación de las predicciones.

“Durante siete meses, tuvimos a expertos ampliando los límites de lo que se podía hacer con los datos sísmicos”, describe el Dr. Shanshan. “La competición hizo que todo el mundo se esforzara aún más de lo habitual para intentar ganar en su capacidad de predicción, lo que al final nos dio una variedad de opciones apasionantes entre las que elegir.”

Al final, WALKTREE, un proveedor de soluciones de seguridad pública de China, fue nombrado ganador absoluto de la competición de 2021. Este equipo desarrolló un modelo de red neuronal profunda que divide el problema en dos partes. En primer lugar, el sistema distingue entre regiones y genera predicciones basadas en la longitud y la latitud aproximadas. En segundo lugar, el modelo clasifica la magnitud de un terremoto predicho antes de transformar esta predicción en un problema de clasificación.

Una vez finalizados estos dos pasos, el método WALKTREE construye un modelo de red neuronal ligera que toma como entradas el máximo, el mínimo y la media de los valores absolutos de los datos electromagnéticos y geoacústicos. A continuación, se obtiene el modelo final a partir del entrenamiento con un conjunto de muestras antes de que el equipo lo traduzca en un resultado de predicción que incluya la magnitud y su localización general.

“Después de todo el gran trabajo realizado por los numerosos equipos participantes, finalmente otorgamos el premio al ganador a WAKLTREE, ya que su modelo consiguió el mayor crecimiento en precisión”, explica el Dr. Shanshan. “Esto representa un gran paso adelante para poder predecir con fiabilidad los próximos terremotos y ofrecer a los gobiernos una nueva herramienta de apoyo a sus ciudadanos”.

Construir un futuro más protegido

Al final de la competición, el modelo WALKTREE había alcanzado un 88% de precisión diaria y un 75% de precisión semanal, lo que suponía una mejora sustancial respecto al punto de partida, inferior al 30%. Además de optimizar la metodología de predicción con una red ligera personalizada, el equipo de AETA también mejoró la durabilidad de los sensores para reducir los esfuerzos de mantenimiento necesarios para que los datos siguieran fluyendo. Estos avances son esenciales para cambiar el enfoque de la preparación ante terremotos en China y tienen potencial para un impacto más amplio.

“En la actualidad, no existe ninguna otra solución de predicción de terremotos basada en sensores de hardware y un algoritmo de IA de datos. En su lugar, tenemos que confiar en la alerta en tiempo real cuando se producen terremotos”, afirma el Dr. Shanshan. “Nuestro éxito en la predicción de terremotos puede reducir significativamente las víctimas y las pérdidas sociales y económicas, como el pago de seguros, los desastres mineros, el mantenimiento avanzado y los planes de respuesta para las vitales infraestructuras nucleares, hidroeléctricas y de gas natural del país”.

“Y, con el tiempo, esta tecnología tiene un potencial evidente para su uso en otros países que sufren actividad sísmica con regularidad”.

Con la vista puesta en el futuro, el equipo de AETA pretende seguir mejorando la precisión de la predicción de terremotos. Tras el éxito de la competición de 2021, el equipo seguirá colaborando con Capgemini y su AIE Shenzhen para organizar y gestionar eventos periódicos con el fin de atraer talentos a la causa y apoyar el impulso de la innovación.

Algún día, la predicción de terremotos podrá convertirse en una práctica global que ayude a proteger vidas y propiedades de la devastación de estos desastres naturales. En ese momento, el equipo de AETA y sus competiciones serán probablemente considerados un peldaño clave que conducirá a ese cambio revolucionario.