Ainda não é possível prever terremotos, mas a análise de diferentes tipos de dados sísmicos permite que os cientistas identifiquem onde e quando cada tipo de terremoto se originou, e, portanto, compreender melhor quando e onde o deslizamento tectônico pode ocorrer por meio de terremotos prejudiciais. Dezenas de milhares de estações sísmicas em todo o mundo registram continuamente a atividade sísmica local, com um resultado muito além do que os cientistas podem processar. Aqui, pesquisadores da Northwestern University chamaram mais de 2, 000 cientistas cidadãos para resgatar a análise baseada em multidões de gravações sísmicas, renderizado em formato audiovisual, através do programa Earthquake Detective na plataforma Open-Science Zooniverse. Eles mostram que os cidadãos são pelo menos tão precisos quanto o aprendizado de máquina, e pode até identificar tremores tectônicos, o que antes só era possível para profissionais treinados. Os resultados são publicados hoje em Fronteiras nas Ciências da Terra .

"Meu objetivo era receber ajuda com as detecções desses eventos sísmicos especiais porque me senti oprimido pela montanha de dados em rápido crescimento que estava investigando para minha pesquisa de doutorado, "diz a autora principal Vivian Tang, um estudante de pós-graduação no Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Northwestern University, Illlinois. "Com o Zooniverse e a equipe de detetives do terremoto, oferecemos às pessoas em todos os lugares uma maneira simples e envolvente de ajudar na pesquisa científica. "

Depois de concluir um tutorial e uma sessão prática, cada cidadão cientista foi convidado a ouvir uma seleção aleatória entre 2, 467 gravações capturadas por estações sísmicas em todo o Alasca, parte do USArray de estações na América do Norte. Traços visuais foram mostrados ao lado dos dados de áudio. Cada gravação correspondeu às 2 primeiras, 000 segundos (mas acelerou 800 vezes para frequências audíveis) após a chegada estimada em cada estação das ondas de superfície de um dos 30 grandes terremotos conhecidos que ocorreram em algum lugar do mundo entre 2013 e 2018. Quando a onda de um terremoto distante atinge um local sismicamente ativo, como o Alasca, onde a placa tectônica do Pacífico desliza sob a da América do Norte, pode desencadear eventos sísmicos locais, como terremotos menores ou tremores tectônicos, que são séries de milhares de lentas, minúsculas vibrações no interior da crosta terrestre que podem durar dias ou semanas. Os tremores foram descobertos pela primeira vez em 2001 e desde então se tornaram um importante foco de estudo, porque eles nos mostram onde ocorre o deslizamento tectônico sem terremotos, no entanto, acredita-se que desempenhem um papel na origem dos terremotos.

Cada gravação foi apresentada a dez cidadãos diferentes, que teve que classificá-lo como um terremoto, tremor, barulho de fundo, Ou nenhuma das anteriores. Acelere, as gravações sísmicas de terremotos normalmente soam como uma porta batendo, enquanto o tremor soa como um trem passando pelos trilhos, e o ruído de fundo pode soar como vento assobiando, folha de estanho amassada, ou rádio estático. Os pesquisadores usaram o número de cidadãos concordando em cada classificação como uma medida do grau de consenso. Uma seleção do conjunto de dados também foi classificada por sismólogos treinados entre os autores, enquanto a saída de um algoritmo de aprendizado de máquina desenvolvido especificamente por eles para identificar terremotos foi usada como uma referência para o desempenho dos cidadãos. A inteligência artificial ainda não foi capaz de identificar o tremor tectônico, que até o presente estudo onde os cidadãos dominaram com sucesso esta tarefa, só poderia ser reconhecido em dados sísmicos por sismólogos.

Os cidadãos chegaram a uma decisão coletiva para 91% das gravações testadas. Houve mais consenso ao classificar terremotos (74% das gravações com esta decisão coletiva atingiram o limite predefinido de 40% dos votos para a classificação majoritária) do que para tremor (51%) e ruído de fundo (66%). Quando sua decisão coletiva foi comparada com a classificação correta, conforme determinado pelos cientistas profissionais, os cidadãos foram coletivamente 85% precisos na identificação de terremotos, superior à precisão de 76% do algoritmo de aprendizado de máquina.

Os autores concluem que os cientistas cidadãos podem dar uma contribuição importante para a sismologia, permitindo que os cientistas processem muito mais dados do que jamais poderiam por conta própria, assim, ajudando-os a entender melhor os processos nas profundezas da crosta terrestre e prever terremotos com maior precisão. A capacidade dos cidadãos de identificar coletivamente os tremores, o que a inteligência artificial ainda não pode fazer, será especialmente valioso para o campo.

"Earthquake Detective pode ser um recurso para outros pesquisadores neste campo que estão interessados ​​em receber informações de um grupo impressionante de cientistas voluntários. Nós encorajamos esses pesquisadores a nos indicar sismogramas que eles gostariam de ver classificados, para que possamos incluí-los no Detetive Terremoto, e devolver as classificações voluntárias aos pesquisadores, "diz Tang.