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光缆能预警地震?谷歌做到了!140万公里海缆有望成为报警器

发布日期:2020-09-16 12:05

本年现已成功预警屡次地震

贾浩楠 发自 凹非寺
量子位 报导 | 大众号 QbitAI


140万公里,这是全球海底光缆的总长度。

现在,这遍及全球的光缆网络,或许被赋予另一项重要任务:地震监测。

上星期五,谷歌CEO皮猜发推宣告,谷歌现已开发出了用光缆检测地震的技能,勘探规模到达十万公里。

并且,本年一月以来,这项技能现已成功检测到了多起地震,彻底具有了有用含义。

最重要的的是,选用光缆勘探传递地震信号,反应时刻下降至毫秒级。

2020年1月28日,谷歌的研讨人员运用海底光缆,在牙买加邻近检测到一次7.7级地震。震中间隔谷歌用来检测的光缆1500公里。

在此之后的几个月,研讨人员又检测到了屡次发生在世界各地的地震状况。地震烈度从4-6级都能精确检测。

那么谷歌是怎么做到的呢?

在光缆中,光脉冲以每秒204190公里的速度传达,这个过程中,光脉冲会由于机械搅扰等原因会发生失真,接纳端会检测到这种失真并加以批改。

而接纳端检测的一个重要参数便是光脉冲的偏振态SOP。

地震发生时,海底光缆遭到地壳运动的影响发生机械形变,光纤的变形会导致在其间传输的光脉冲信号的偏振态发生改变。

△传统的海底地震观测办法

经过监测和盯梢极化活动状况的这些改变,能够检测地震活动。

可是,由于实在环境的杂乱,谷歌的研讨人员一向无法在SOP信号平分辨出实在的地震信号。

2018年,Science上的一篇来自法国的论文具体论述了用海底光缆检测地震的计划。

他们的试验运用窄带超安稳调查光脉冲的相位改变,这虽然需求设备很多传感器,且勘探规模很小,但这个思路给了谷歌研讨人员启示。

谷歌提出了一种依据SOP频谱特征来检测地震的办法:对SOP的斯托克斯参数进行频谱剖析。

这是本年一月检测到的牙买加7.7级地震时的光缆SOP频谱图:斯托克斯向量S1,S2,S3,展现了SOP的定量剖析。

X轴为时刻,Y轴为频率,以赫兹为单位,不同的色彩代表不同的光谱密度。

地震发生后大约五分钟时SOP频谱呈现显着的峰值,这与地震波从牙买加到电缆的传达时刻相关,峰值持续时刻约为10分钟。

现在,谷歌现已在和加州理工大学合作开发这一项目,依据加州理工地震试验室的说法,除了猜测地震,这项技能还能够用来检测光缆邻近海水压力的改变,协助人们预警海啸。

传统的声学地震或海啸勘探预警设备最大的缺陷便是不行及时,由于海水中声波速度只要800km/h,而假如震中邻近刚好有一条光缆,那么地震信息能够在几毫秒内传到达检测站。

此外,谷歌SOP频谱剖析不需求在光缆上设备很多传感器,大大节省了本钱和时刻。

当然,谷歌这项技能还只是在试验阶段,研讨人员还需求更深化的研讨不同类型的地震波在光缆SOP频谱上的反映。谷歌还泄漏,往后或许会运用机器学习的手法来进行杂乱的频谱剖析。

此外,运用这项技能的一个难题便是光缆的运用答应了。要树立掩盖全球的地震检测网,就不得不取得各个国家海底光缆的运用权限。

△谷歌现在出资兴修的一切海底光缆

这项作业远景还不甚明朗,但谷歌早就有另一手预备。

现在,谷歌已在全球规模内出资了1条世界海底光缆,约占全球海底光缆网络总长度140万公里的10%。

其间的“居里”光缆是衔接一条衔接美国西海岸到智利的光缆,全场约1万公里,据外媒估测,这便是本年一月谷歌检测牙买加地震时用的光缆。

并且,与谷歌投建的其他光缆线路不同,这条“居里”光缆,彻底是谷歌私有的。

谷歌大力出资光缆项的开始意图是为了推行它的云服务到世界各地。

而现在,科技的前进却赋予了海底光缆这一严寒的商业项目愈加人道和崇高的任务。

参阅链接

https://cloud.google.com/blog/products/infrastructure/using-subsea-cables-to-detect-earthquakes