文章摘要
地震是全球社区面临的持续威胁,尽管我们能够预测地震可能发生的地点,但其后果仍然严重。谷歌通过将全球Android智能手机网络转变为强大的地震检测系统,补充了官方预警系统。过去四年中,Android地震警报系统已在近100个国家检测到数千次地震,并向数百万人发送警报,为他们提供了关键的几秒钟时间采取防护措施。
文章总结
Android地震警报:全球早期预警系统
地震是全球社区面临的持续威胁。尽管我们能够预测地震可能发生的区域,但地震发生时仍会造成毁灭性后果。如果能够在地震发生前几秒钟发出预警,人们将有足够时间采取避险措施,如从梯子上下来、远离危险物品并寻找掩护。多年来,这一直是地震早期预警系统(EEW)的目标。然而,许多地震多发地区缺乏昂贵的地震监测网络。
在《科学》杂志发表的《使用Android手机进行全球地震检测与预警》一文中,我们展示了如何将全球Android智能手机网络转变为强大的便携式地震检测系统,以补充官方预警系统。过去四年中,Android地震警报系统已检测到数千次地震,并向近100个国家的数百万用户发出警报,通常在地震波到达前提供关键的避险时间。通过对数千次地震的评估、具体地震案例的分析以及用户反馈,系统在震级估算等关键领域不断改进,使警报更加有效。
工作原理:全球微型地震仪网络
Android手机中的加速度计(用于检测屏幕旋转的传感器)也能检测地震引起的地面震动。如果静止的手机检测到地震的初始P波,它会向地震检测服务器发送信号,并附带震中的大致位置。系统随后快速分析多部手机的数据,确认地震发生并估算其位置和震级。目标是在地震的破坏性S波到达前,尽可能多地发出预警。系统发出两种警报:
- BeAware警报:针对预计的轻微震动。
- TakeAction警报:针对预计的强烈震动,会覆盖手机屏幕并发出响亮声音。
用户需开启Wi-Fi或移动数据连接,并启用Android地震警报和位置设置才能接收警报。警报基于设备的隐私保护性粗略位置发送。用户可在设备设置中关闭地震警报。
全球安全网
自2021年4月起,我们开始在新西兰和希腊推出由Android检测生成的警报。到2023年底,该系统已在98个国家投入使用。系统已检测到超过18,000次地震,从M1.9的小震到M7.8的大震。对于需要预警的事件,系统发出了超过2000次警报,全球共发送了7.9亿条警报。这使得能够使用EEW系统的人数增加了约10倍,从2019年的2.5亿人增加到如今的25亿人。
震级估算的挑战
EEW系统最棘手的部分之一是实时估算地震震级。震级决定了地震的规模和震动范围,进而决定谁需要被预警。准确估算震级至关重要——低估可能导致危险区域未被预警,高估则可能引发虚假警报,损害公众信任。挑战在于速度与准确性之间的权衡。地震初期的数据有限,但每延迟一秒钟,预警时间就减少一秒钟。
过去三年中,我们不断改进震级估算。首次震级估算的中位绝对误差从0.50降至0.25。与传统地震监测网络相比,我们的准确性相当,甚至在某些情况下更优。
具体案例
在2023年11月菲律宾发生的6.7级地震中,系统在地震开始后18.3秒发出首次警报。震中附近的人们获得了最多15秒的预警时间,而较远地区的人们则获得了长达1分钟的预警。总计近250万人收到警报。在2023年11月尼泊尔5.7级地震中,首次警报在地震开始后15.6秒发出,超过1000万人收到警报。在2025年4月土耳其6.2级地震中,首次警报在地震开始后8.0秒发出,超过1100万人收到警报。
用户反馈
警报系统的真正考验在于用户是否认为其有帮助。我们在警报中加入了简单调查,反馈非常积极。超过150万用户中,85%认为警报“非常有帮助”。关键发现包括:
- 即使未感受到震动,用户仍重视预警:79%收到警报但未感受到地震的用户认为警报非常有帮助,表明人们重视了解潜在危险。
- 正确的警报类型至关重要:收到TakeAction警报的用户中,感受到强烈震动的比例远高于收到BeAware警报的用户,表明系统能够有效区分轻微和潜在破坏性震动。
- 用户采取了行动:收到TakeAction警报的用户最常见的反应是“趴下、掩护、抓牢”,表明警报促使人们采取了正确的救生行动。
地震早期预警的未来
最令人兴奋的是,我们的系统在不断学习和改进。收集的数据帮助我们更好地理解地震并构建更准确的预测模型。未来,该系统不仅能够提供预警,还能向应急响应人员提供快速震后信息,帮助他们快速评估最需要援助的区域。我们期待继续展示如何利用口袋中的设备,创造一个更安全、更信息化的世界。
评论总结
评论内容主要围绕Google的地震预警系统展开,观点分为支持和质疑两派。
支持观点: 1. 系统有效性:多位用户分享了地震预警系统的成功案例,认为其提供了宝贵的预警时间。例如,seydor提到:“我收到了几次地震警报(希腊),其中一次是5.2级地震,通知提前了一分钟左右,让我能够体验整个地震过程。”("I have received a few earthquake alerts (Greece). one was for a significant 5.2 earthquake about a month ago, and the notification arrived about one minute earlier or so.")srameshc也表示:“几个月前我们经历了一次地震,我的Android手机收到了警报,虽然一开始有些困惑,但很快意识到可能有地震,我们跑了出去,结果确实是一次5.2级地震。”("Few months back we experienced an earthquake. I got an alert on my Android, which at first I was confused about but took me a second to process that there is a possible earthquake and then we ran out and it was a 5.2 magnitude earthquake.")
- 技术进步:Aachen详细回顾了地震预警系统的发展历程,指出其从2016年的第三方应用到2020年Google的正式推出,再到2022年的全球扩展,技术不断进步。("Feb 2016: third-party app starts doing it... Aug 2020: 'Starting today', if the accelerometer shows a trace that 'may be an earthquake, it sends a signal to our earthquake detection server, along with a coarse location'.")
质疑观点: 1. 信任问题:fusionadvocate对Google的信任度表示怀疑,认为该公司以终止项目著称,不适合处理基础设施级别的问题。("So the company notorious for killing projects is going to tackle infrastructure grade systems? I don't trust Google to tackle this problem.")perihelions也对技术公司未经用户同意将设备变成远程物理传感器表示担忧,认为这可能带来隐私和安全风险。("I can't trust a FAANG with yet another side-channel attack, even if the first (public) application is, on appearance, a life-saving unalloyed good.")
- 系统缺陷:irvymike提到以色列曾因误报引发全国范围的虚假警报,指出系统在某些情况下可能失效。("Recently they had a significant country wide false alarm in Israel at 3AM... There was a emergency alert cell broadcast (similar to amber alert), which caused everyone to move their phone at the same time, which was falsely detected as an earthquake.")londons_explore则质疑系统对电池寿命的影响,认为持续开启加速度计会消耗大量能源。("This relies on the accelerometer being always turned on - which it typically isn't when the phone screen is off. Thats a decent amount of extra energy being used globally!")
其他观点: IvyMike提出了一种基于社交媒体数据的地震检测系统设想,认为通过分析地理标记的推文可以轻松获取地震的位置和震级。("I'm still hoping someone makes an earthquake detection system where the data is just derived from people posting 'Earthquake?' on Twitter/Threads/Facebook/Etc.")mnky9800n则认为该系统还可用于地震成像。("You could probably also use this system for seismic imaging too.")
总体而言,评论者对Google地震预警系统的看法褒贬不一,支持者认可其有效性和技术进步,而质疑者则对其信任度、系统缺陷和隐私问题表示担忧。