{"id":18811,"date":"2023-09-14T12:53:30","date_gmt":"2023-09-14T12:53:30","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/madagascar\/politique\/detection-des-seismes-les-promesses-de-lintelligence-artificielle"},"modified":"2023-09-14T17:44:07","modified_gmt":"2023-09-14T17:44:07","slug":"detection-des-seismes-les-promesses-de-lintelligence-artificielle","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/madagascar\/toutes-les-actualites\/detection-des-seismes-les-promesses-de-lintelligence-artificielle","title":{"rendered":"D\u00e9tection des s\u00e9ismes\u00a0: les promesses de l\u2019intelligence artificielle"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Madagascar. <\/strong><\/span>La de\u0301couverte re\u0301cente de signaux jusqu\u2019alors inconnus couple\u0301e a\u0300 la technologie e\u0301mergente de l\u2019IA permettent d\u2019ame\u0301liorer les syste\u0300mes d\u2019alerte. Explications.<\/p>\n

Le bilan provisoire du violent se\u0301isme qui a frappe\u0301 le Maroc dans la nuit de vendredi 8 a\u0300 samedi 9 septembre ne cesse d\u2019augmenter. Lundi matin, il s\u2019e\u0301tablissait a\u0300 plus de 2 100 morts, dont 4 Franc\u0327ais, selon le ministe\u0300re des Affaires e\u0301trange\u0300res franc\u0327ais.<\/p>\n

D\u2019apre\u0300s le Centre national pour la recherche scientifique et technique, l\u2019e\u0301picentre de la secousse se situait dans la province d\u2019al-Haouz, au sud-ouest de Marrakech, et le tremblement de terre a provoque\u0301 d\u2019importants de\u0301ga\u0302ts dans plusieurs villes.<\/p>\n

Au cours des trente dernie\u0300res anne\u0301es, les tremblements de terre et les tsunamis qu\u2019ils ge\u0301ne\u0300rent ont cause\u0301 la mort de pre\u0300s d\u2019un million de personnes. Si la pre\u0301diction en tant que telle de ces e\u0301ve\u0301nements est impossible, des syste\u0300mes d\u2019alerte ont e\u0301te\u0301 mis en place pour limiter le cou\u0302t humain et mate\u0301riel de ces catastrophes.<\/p>\n

Ces syste\u0300mes ne pre\u0301disent pas le futur, mais essaient de de\u0301tecter les se\u0301ismes et d\u2019estimer le plus rapidement possible leur magnitude. Actuellement, ils utilisent les ondes sismiques pour tenter de pre\u0301venir les populations quelques secondes avant les secousses, me\u0302me si, malheureusement, le re\u0301sultat n\u2019est pas toujours au rendez-vous.<\/p>\n

Les tsunamis se propagent plus lentement, laissant plus de temps pour agir \u2013 quelques dizaines de minutes. Cependant, les syste\u0300mes d\u2019alerte e\u0301prouvent de grandes difficulte\u0301s a\u0300 e\u0301valuer rapidement la magnitude des tre\u0300s grands se\u0301ismes. Par exemple, le syste\u0300me japonais a estime\u0301 une magnitude de 8 au lieu de 9 lors du se\u0301isme de 2011, et donc une vague de 3 me\u0300tres au lieu de 15, une erreur aux conse\u0301quences dramatiques a\u0300 Fukushima.<\/p>\n

Afin d\u2019ame\u0301liorer les syste\u0300mes d\u2019alerte sismique et tsunami, nous travaillons actuellement sur un algorithme d\u2019intelligence artificielle (IA), base\u0301 sur des ondes d\u2019origine gravitationnelle, qui estime de manie\u0300re plus fiable et plus rapide la magnitude des grands se\u0301ismes.<\/p>\n

Les signaux sismiques enregistre\u0301s le plus to\u0302t sur les sismome\u0300tres sont les ondes de compression \u2013 dites ondes P. Ces ondes se propagent a\u0300 environ 6,5 km par seconde. Si vous e\u0302tes 65 km plus loin de l\u2019e\u0301picentre que les capteurs les plus proches, vous allez donc ressentir les premie\u0300res secousses 10 secondes apre\u0300s que ces capteurs ont enregistre\u0301 les premie\u0300res ondes P. En pratique, en prenant en compte le temps de transmission et de traitement de ces ondes, vos 10 secondes seront probablement re\u0301duites a\u0300 5 ou 6.<\/p>\n

Mais les ondes les plus destructrices, les ondes de cisaillement \u2013 dites ondes S \u2013, se propageant le\u0301ge\u0300rement plus lentement que les ondes P \u2013 a\u0300 environ 3,5 km par seconde \u2013, il est possible d\u2019anticiper de quelques secondes les plus fortes secousses. Sur ce principe, dans les pays pourvus de syste\u0300mes d\u2019alerte sismique comme au Japon, lorsqu\u2019un se\u0301isme est de\u0301tecte\u0301 proche de votre position, vous recevez un SMS d\u2019alerte vous informant de l\u2019imminence de secousses.<\/p>\n

Malheureusement, pour des raisons a\u0300 la fois instrumentales et fondamentales, les ondes P ne renseignent pas de manie\u0300re fiable sur la magnitude des tre\u0300s grands se\u0301ismes. Les syste\u0300mes d\u2019alerte sismiques, base\u0301s sur ces ondes, s\u2019ave\u0300rent ainsi incapables de faire la diffe\u0301rence entre un se\u0301isme de magnitude 8 et un se\u0301isme de magnitude 9, posant un proble\u0300me majeur pour l\u2019estimation du tsunami, comme l\u2019a illustre\u0301 l\u2019exemple de Fukushima en 2011. En effet, un se\u0301isme de magnitude 9 est trente fois plus \u00ab grand \u00bb qu\u2019un se\u0301isme de magnitude 8, le tsunami qu\u2019il ge\u0301ne\u0300re est donc conside\u0301rablement plus important.<\/p>\n

Pour estimer de manie\u0300re plus fiable la magnitude des grands se\u0301ismes, des syste\u0300mes d\u2019alerte base\u0301s sur un autre type d\u2019ondes, appele\u0301 phase W, ont e\u0301te\u0301 de\u0301veloppe\u0301s. La phase W a une bien meilleure sensibilite\u0301 a\u0300 la magnitude que les ondes P, mais se propage beaucoup plus lentement. On l\u2019enregistre entre dix et trente minutes apre\u0300s l\u2019origine du se\u0301isme, soit peu de temps avant l\u2019arrive\u0301e du tsunami.<\/p>\n

En 2017, des signaux jusqu\u2019alors inconnus ont e\u0301te\u0301 de\u0301couverts. Ces signaux, appele\u0301s \u00ab Pegs \u00bb pour \u00ab prompt elasto-gravity signals \u00bb (signaux e\u0301lasto-gravitationnels soudains), ont laisse\u0301 entrevoir une possibilite\u0301 nouvelle d\u2019estimer plus rapidement et de manie\u0300re plus fiable la magnitude des grands se\u0301ismes.<\/p>\n

Lorsqu\u2019un se\u0301isme se produit, une immense masse de roche est mise en mouvement de manie\u0300re soudaine. Cette masse en mouvement engendre une perturbation du champ de gravite\u0301 terrestre (la pesanteur). Cette perturbation est extre\u0302mement faible, mais se propage a\u0300 la manie\u0300re d\u2019une onde gravitationnelle, a\u0300 la vitesse de la lumie\u0300re. De manie\u0300re instantane\u0301e a\u0300 l\u2019e\u0301chelle de la Terre.<\/p>\n

La gravite\u0301 e\u0301tant une acce\u0301le\u0301ration et les sismome\u0300tres enregistrant l\u2019acce\u0301le\u0301ration du sol, les Pegs sont enregistre\u0301s par nos instruments de mesure \u00ab classiques \u00bb. De plus, ces signaux sont tre\u0300s sensibles a\u0300 la magnitude, beaucoup plus que les ondes P dans le cas des grands e\u0301ve\u0301nements.<\/p>\n

Les Pegs disposent donc des caracte\u0301ristiques ide\u0301ales pour alimenter un syste\u0300me d\u2019alerte. Cependant, leur de\u0301tection est rendue difficile par leur tre\u0300s faible amplitude \u2013 environ un million de fois plus faibles que les ondes P. Comment exploiter des signaux si faibles pour alerter ?<\/p>\n

La technologie e\u0301mergente de l\u2019IA s\u2019ave\u0300re tre\u0300s performante pour extraire rapidement des signaux faibles dans de grands volumes de donne\u0301es bruite\u0301es. Nous avons de\u0301veloppe\u0301 un algorithme d\u2019IA qui estime, toutes les secondes, la magnitude du se\u0301isme en cours a\u0300 partir des Pegs, publie\u0301 tre\u0300s re\u0301cemment dans Nature. Comme les grands se\u0301ismes sont rares, nous avons simule\u0301 des centaines de milliers de sce\u0301narios de se\u0301ismes possibles le long des grandes failles japonaises.<\/p>\n

Dans chaque sce\u0301nario, nous avons calcule\u0301 les Pegs attendus sur tous les sismome\u0300tres de la re\u0301gion et entrai\u0302ne\u0301 l\u2019IA a\u0300 \u00ab trouver \u00bb la magnitude et la localisation du se\u0301isme en lui donnant la re\u0301ponse a\u0300 chaque fois. Nous avons ensuite teste\u0301 la performance de l\u2019IA sur les donne\u0301es enregistre\u0301es lors du se\u0301isme de Fukushima.<\/p>\n

Les re\u0301sultats indiquent que l\u2019on aurait pu estimer la magnitude du se\u0301isme de\u0300s la fin de la rupture \u2013 soit 2 minutes apre\u0300s l\u2019origine de l\u2019e\u0301ve\u0301nement \u2013, et donc obtenir tre\u0300s rapidement une bien meilleure estimation de la hauteur de la vague.<\/p>\n

Les re\u0301sultats e\u0301tant encourageants, nous passons de\u0301sormais a\u0300 la phase d\u2019imple\u0301mentation de l\u2019algorithme dans un syste\u0300me d\u2019alerte ope\u0301rationnel, en commenc\u0327ant par le Pe\u0301rou ou\u0300 l\u2019on attend un tre\u0300s gros e\u0301ve\u0301nement, qui pourrait intervenir demain comme dans trois cents ou six cents ans.<\/p>\n

Nous travaillons e\u0301galement a\u0300 ame\u0301liorer les performances de l\u2019algorithme pour les se\u0301ismes de magnitude plus mode\u0301re\u0301e. Il fonctionne dans sa version actuelle pour les se\u0301ismes de magnitude supe\u0301rieure a\u0300 8,3, ce qui le rend de\u0301ja\u0300 tre\u0300s utile pour l\u2019estimation des tsunamis \u2013 qui ne concernent que ces tre\u0300s grands se\u0301ismes \u2013, mais limite grandement les possibilite\u0301s pour alerter sur les secousses \u2013 ces dernie\u0300res sont ressenties dans la plupart des cas avant que le se\u0301isme n\u2019atteigne une telle magnitude.<\/p>\n

Enfin, nous ambitionnons de de\u0301velopper une version mondiale de cet algorithme, qui utiliserait des sismome\u0300tres pour alerter sur des se\u0301ismes se produisant partout sur Terre, offrant ainsi une \u00ab couverture \u00bb d\u2019alerte mondiale particulie\u0300rement inte\u0301ressante pour des re\u0301gions peu e\u0301quipe\u0301es.<\/p>\n

* Quentin Bletery est ge\u0301ophysicien, charge\u0301 de recherche au laboratoire Ge\u0301oazur de l\u2019Institut de recherche pour le de\u0301veloppement (IRD)<\/p>\n

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