AIR:人工智能技术在人类活动诱发地震研究中的应用
人工智能(AI)技术已逐渐成为监测与研究人类活动诱发地震(AEs)的重要工具。然而,地震信号模式复杂、数据信噪比(SNR)低、监测网络覆盖有限等问题,严重制约了AI技术在AEs领域的实际应用。本研究系统综述了AI技术在AEs研究中的最新进展,分析了当前技术面临的瓶颈,并对未来发展方向提出了具体建议,以期为AI在AEs监测预警、灾害防控与风险管理等领域的应用提供科学依据。
近年来,人工智能技术在人类活动诱发地震研究中的应用文献数量显著增加,但对于不同类型AI模型及其所面临科学挑战的系统总结仍然缺乏。中国地震局地球物理研究所翟鸿宇副研究员团队通过全面梳理AI技术在该领域的最新进展,明确了目前AI技术应用的三大核心挑战:(1)复杂信号条件下特定人类活动诱发地震事件的准确识别困难;(2)数据规模受限导致模型泛化性能不足;(3)缺少能够跨场景处理事件识别、检测和分类任务的综合模型。
为解决上述技术瓶颈,本研究明确了AI在AEs领域的五个核心应用方向:1)事件识别与分类;2)弱信号检测;3)地震相位拾取;4)精确定位;5)诱发地震风险评估。同时,本研究进一步提出物理信息融合、迁移学习(TL)以及混合建模技术三项关键技术突破,这些方法有效促进了传统地球物理学方法与AI技术的深度融合,为提升AEs监测精度和灾害预测能力提供了重要的新思路。
研究结果表明,上述技术策略有效提升了AI模型在地震学研究中的鲁棒性与泛化能力。文章系统评估了各应用方向代表性模型的实际性能,深入分析了现存技术瓶颈,并进一步提出了未来研究的重点方向:(1)加强多源异构数据集的建设;(2)提高模型跨区域泛化能力;(3)推进物理机理与数据驱动方法的协同创新。上述研究建议的实施,将为准确把握AI技术在诱发地震研究领域的发展趋势及潜在应用价值提供重要支撑。
图1 各类人类活动诱发地震事件示意图
图2 人工智能技术框架与方法概述
本研究成果已于2025年发表在学术期刊《Artificial Intelligence Review》(Li J, Zhai H, Jiang C, Wang Z, Wang P, Chang X, Zhang Y, Wei Y, Si Z (2025) Application of artificial intelligence technology in the study of anthropogenic earthquakes: a review. Artificial Intelligence Review 58(5): 155. doi:10.1007/s10462-025-11157-2)。研究受国家自然科学基金项目(42274150, 42474084)资助。
【作者简介】
第一作者:李经纬,博士研究生,主要从事诱发地震研究。E-mail: lijingwei@cea-igp.ac.cn
通讯作者:翟鸿宇,中国地震局地球物理研究所副研究员,硕士生导师,非天然地震学研究室副主任,主要从事水力压裂诱发微地震监测与岩石物理实验研究。主持多项国家自然科学基金项目、中国博士后科学基金项目等,参与青海共和干热岩试采地震监测与风险评价项目。发表SCI文章25篇,其中第一作者及通讯作者文章9篇。E-mail: zhaihy@cea-igp.ac.cn