Новый метод может улучшить обнаружение взрыва

Компьютеры можно научить лучше обнаруживать удаленные ядерные ы, химические взрывы и извержения вулканов, обучаясь на сигналах искусственных взрывов, согласно новому методу, разработанному ученым Университета Аляски в Фэрбенксе.


Работа, возглавляемая постдокторантом Геофизического института UAF Алексом Витсилем, была недавно опубликована в журнале Письма о геофизических исследованиях.

Витсил из Технического центра Уилсона на Аляске Геофизического института и его коллеги создали библиотеку синтетических инфразвуковых сигналов взрыва для обучения компьютеров распознаванию источника инфразвукового сигнала. Инфразвук имеет слишком низкую частоту, чтобы его могли услышать люди, и распространяется дальше, чем высокочастотные слышимые волны.

«Мы использовали программное обеспечение для моделирования, чтобы сгенерировать 28 000 синтетических инфразвуковых сигналов, которые, хотя и генерируются на компьютере, гипотетически могут быть записаны инфразвуковыми микрофонами, развернутыми в сотнях километров от места крупного взрыва», — сказал Витсил.

Искусственные сигналы отражают изменения атмосферных условий, которые могут изменить сигнал взрыва на региональном или глобальном уровне по мере распространения звуковых волн. Эти изменения могут затруднить обнаружение происхождения и типа взрыва с большого расстояния.

Зачем создавать искусственные звуки взрывов, а не использовать примеры из реального мира? Поскольку взрывы происходили не во всех точках планеты, а атмосфера постоянно меняется, реальных примеров для обучения обобщенных алгоритмов обнаружения на основе машинного обучения недостаточно.

«Мы решили использовать синтетику, потому что можем моделировать различные типы атмосфер, через которые могут распространяться сигналы», — сказал Уитсил. «Поэтому, хотя у нас нет доступа к каким-либо взрывам, которые произошли, например, в Северной Каролине, я могу использовать свой компьютер для моделирования взрывов в Северной Каролине и построить алгоритм машинного обучения для обнаружения там сигналов взрыва».

Сегодня алгоритмы обнаружения обычно полагаются на инфразвуковые массивы, состоящие из нескольких микрофонов, расположенных близко друг к другу. Например, международная Организация по Договору о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний, которая следит за ядерными взрывами, имеет инфразвуковые решетки, развернутые по всему миру.

«Это дорого, это сложно обслуживать, и многое другое может сломаться», — сказал Витсил.