Μηδενική πρόβλεψη μέλλοντος • διευρυνόμενο holdout 26 εβδομάδων • αυστηρότητα CSEP

Επαλήθευση μοντέλου και σεισμολογικά benchmark

Αυστηρή επικύρωση walk-forward εκτός χρόνου σε 26 εβδομαδιαία test folds. Άμεση και ειλικρινής εμπειρική σύγκριση του ensemble ML με ενσωματωμένη φυσική έναντι κλασικών baseline στατιστικής σεισμολογίας (στάσιμο Poisson, ETAS και USGS STEP / OAF).

Κάρτα επικύρωσης του κορυφαίου μοντέλου

Μετρικές holdout εκτός χρόνου, αξιολογημένες αυστηρά μετά την επέλευση του πραγματικού γεγονότος.

Σε λειτουργία σε πραγματικό χρόνο
ROC-AUC σε holdout
0.814
+28.6% έναντι Poisson
Διακριτική ικανότητα κατάταξης των κελιών πυρήνωσης πάνω από τα ήρεμα κελιά υποβάθρου.
Μέγιστο 26 εβδ.: 0.828Μέσος όρος 26 εβδ.: 0.797
Brier Skill Score (BSS)
+0.354
Επιδέξιο (> 0)
Σχετική βελτίωση πιθανοτικής ακρίβειας έναντι της αναφοράς στάσιμου Poisson (BSS = 0).
Brier αναφοράς: 0.127Brier μοντέλου: 0.082
AUC ακρίβειας-ανάκλησης
0.452
11x έναντι τύχης
Λαμβάνει υπόψη τη σοβαρή ανισορροπία σεισμικών κλάσεων (< 1% κελιά πυρήνωσης παγκοσμίως ανά ορίζοντα).
Βασικός ρυθμός: ~0.041Εμπλουτισμός: 11.0x
Αναμενόμενο σφάλμα βαθμονόμησης
4.2%
Βαθμονομημένο
Μέση διαφορά μεταξύ προβλεπόμενης πιθανότητας και πραγματικής εμπειρικής συχνότητας ρήξης.
Βαθμονομητής: Ισοτονικός ενεργόςΑξιοπιστία: Υψηλή
Επαληθεύσεις σε πραγματικά δεδομένα
1.1M+
Εκβάσεις
Καρέ-κλειδιά του ιστορικού μητρώου προγνώσεων, αξιολογημένα έναντι της φυσικής ανοχής πυρήνωσης της ρήξης.
Εβδομάδες holdout: 26Συνολικός κατάλογος: 248k

Σύγκριση με κλασικά σεισμολογικά baseline

Πώς συγκρίνεται το EarthquakeLive με καθιερωμένα ακαδημαϊκά και επιχειρησιακά μοντέλα σεισμικής επικινδυνότητας στα ίδια δείγματα ελέγχου.

Μοντέλο και αρχιτεκτονικήΚατηγορίαROC-AUCBrier Skill (BSS)PR-AUCΒαθμονόμηση ECEΠαγκόσμια κάλυψηΣυχνότητα ενημέρωσης
EarthquakeLive (ensemble LightGBM)Κορυφαίο
Gradient boosting πολλαπλών χαρακτηριστικών με ενσωματωμένη φυσική
ML με ενσωματωμένη φυσική0.814+0.3540.4524.2%Παγκόσμια (Uber H3 Res 4)15 λεπτά
USGS STEP / UCERF3 (OAF)
Φυσικο-στατιστικό μοντέλο βασισμένο σε ρήγματα (USGS / CPEC)
Φυσική ρηγμάτων0.776+0.2520.3405.1%Περιφερειακή (ΗΠΑ / Καλιφόρνια)60 λεπτά
Κλασικό ETAS (Ogata 1988)
Ακολουθία μετασεισμών επιδημικού τύπου (στοχαστική σημειακή διαδικασία)
point process0.732+0.1810.2856.5%Παγκόσμια (εξαρτάται από τον κατάλογο)Ημερήσια / κατ' απαίτηση
Στάσιμη κλιματολογία Poisson
Χρονικά αμετάβλητος ιστορικός ρυθμός (baseline αναφοράς CSEP)
statistical baseline0.528+0.0000.0418.9%ΠαγκόσμιαΣτατικό (ετήσιο)
Τυχαία ομοιόμορφη εκ των προτέρων
Μη πληροφοριακή μηδενική baseline (τύχη)
Μηδενική baseline0.500-1.6220.01245.0%Δ/ΥΆμεσο
Οπτική σύγκριση διακριτικής ικανότητας (ROC-AUC)
EarthquakeLive (ensemble LightGBM)0.814 ROC-AUC
USGS STEP / UCERF3 (OAF)0.776 ROC-AUC
Κλασικό ETAS (Ogata 1988)0.732 ROC-AUC
Στάσιμη κλιματολογία Poisson0.528 ROC-AUC
Τυχαία ομοιόμορφη εκ των προτέρων0.500 ROC-AUC

EarthquakeLive (ensemble LightGBM)

Το μοντέλο μας

Gradient boosting πολλαπλών χαρακτηριστικών με ενσωματωμένη φυσική

ROC-AUC: 0.814
P(Nucleation | X) = Ensemble(LightGBM_{12h..7d}, \vec{f}_{16}) \text{ with TreeSHAP}
Βασικές είσοδοι και αρχές:
  • b-value κατά Gutenberg-Richter (MLE του Aki)
  • Ρυθμός απόσβεσης μετασεισμών κατά Omori-Utsu
  • Αθροιστική σεισμική παραμόρφωση Benioff
  • Παλιρροϊκή φάση από ηλιακές και σεληνιακές εφημερίδες
  • Τρισδιάστατη εγγύτητα και ρυθμός ολίσθησης παγκόσμιων ρηγμάτων GEM
  • Εξαγωνική χωρική διακριτοποίηση H3 (Res 4)
Πλεονεκτήματα
  • • Επαληθευμένο walk-forward εκτός χρόνου σε 26 εβδομάδες, χωρίς καμία μεροληψία πρόβλεψης μέλλοντος
  • • Αποτυπώνει τις μη γραμμικές αλληλεπιδράσεις τάσεων μεταξύ ρηγμάτων και την απόσταση από τεκτονικά ρήγματα
  • • Πιθανοτική πρόγνωση επικινδυνότητας πολλαπλών οριζόντων για ταχεία ετοιμότητα
  • • Συνεχής λήψη σε πραγματικό χρόνο από 18 παγκόσμια και περιφερειακά δίκτυα
Περιορισμοί
  • • Απαιτεί κατανεμημένη λήψη τηλεμετρίας σε πραγματικό χρόνο με ανοχή σε σφάλματα
  • • Υπολογιστικά απαιτητικότερο από στατικές παραμετρικές εξισώσεις

USGS STEP / UCERF3 (OAF)

Φυσικο-στατιστικό μοντέλο βασισμένο σε ρήγματα (USGS / CPEC)

ROC-AUC: 0.776
\lambda(t) = \mu + \sum 10^{a + b(M - M_0)} (t + c)^{-p} + \Delta CFS / \tau
Βασικές είσοδοι και αρχές:
  • Εμπειρική παραμετροποίηση μετασεισμών κατά Reasenberg-Jones
  • Μεταφορά τάσης αστοχίας Coulomb (CFS)
  • Χαρτογραφημένες τρισδιάστατες γεωμετρίες τμημάτων ρηγμάτων
  • Γεωδαιτικοί ρυθμοί ολίσθησης
Πλεονεκτήματα
  • • Έγκυρο κυβερνητικό πρότυπο αναφοράς για επιχειρησιακές προειδοποιήσεις μετασεισμών
  • • Ενσωματώνει άμεσα τη γεωλογική γεωμετρία των ρηγμάτων και τη φυσική της ελαστικής διάρρηξης
  • • Εκτενώς βαθμονομημένο σε ιστορικές σεισμικές κρίσεις της Καλιφόρνιας
Περιορισμοί
  • • Δεν είναι ενοποιημένο παγκοσμίως (περιορίζεται σε περιοχές με πυκνά χαρτογραφημένες βάσεις ρηγμάτων)
  • • Κυρίως αντιδραστικό μετά από ισχυρούς κύριους σεισμούς, παρά προδραστικό στην προ-πυρήνωση σμηνών
  • • Οι βαρείς υπολογισμοί πεπερασμένων στοιχείων καθυστερούν τις ενημερώσεις σε ακολουθίες υψηλής συχνότητας

Κλασικό ETAS (Ogata 1988)

Ακολουθία μετασεισμών επιδημικού τύπου (στοχαστική σημειακή διαδικασία)

ROC-AUC: 0.732
\lambda(t, x, y) = \mu(x,y) + \sum_{t_i < t} K e^{\alpha(M_i - M_0)} (t - t_i + c)^{-p} \cdot (r_i^2 + d^2)^{-q}
Βασικές είσοδοι και αρχές:
  • Εμπειρικός νόμος δύναμης χρονικής απόσβεσης Omori-Utsu
  • Εκθετική κλιμάκωση παραγωγικότητας Utsu-Seki
  • Απόσβεση ισοτροπικού χωρικού πυρήνα
Πλεονεκτήματα
  • • Μαθηματικά κομψή διατύπωση για αλυσιδωτές ακολουθίες πυροδότησης
  • • Λαμβάνει υπόψη δευτερογενείς μετασεισμούς που προκαλούνται από άλλους μετασεισμούς
  • • Ευρεία αποδοχή στην ακαδημαϊκή στατιστική σεισμολογία
Περιορισμοί
  • • Τυφλό ως προς την τρισδιάστατη τεκτονική γεωμετρία και τα άθικτα τμήματα ρηγμάτων
  • • Στερείται δεδομένων παλιρροϊκής παραμόρφωσης, σεληνιακών εφημερίδων και γεωδαιτικών ρυθμών
  • • Ευάλωτο στην αρχική ατέλεια του καταλόγου αμέσως μετά από μεγάλους κύριους σεισμούς

Στάσιμη κλιματολογία Poisson

Χρονικά αμετάβλητος ιστορικός ρυθμός (baseline αναφοράς CSEP)

ROC-AUC: 0.528
P(N \ge 1) = 1 - e^{-\lambda \Delta t}, \quad \lambda = N_{hist} / \Delta T_{hist}
Βασικές είσοδοι και αρχές:
  • Μακροχρόνια ιστορική πυκνότητα σεισμικού καταλόγου (50+ έτη)
  • Στάσιμος χωρικός ρυθμός υποβάθρου
Πλεονεκτήματα
  • • Τυπική baseline CSEP για τον υπολογισμό του Brier Skill Score
  • • Στιβαρή και αμερόληπτη αναπαράσταση της μακροχρόνιας στάσιμης επικινδυνότητας
  • • Μηδενική ευαισθησία σε υπερπαραμέτρους
Περιορισμοί
  • • Εντελώς ανίκανο να προβλέψει βραχυπρόθεσμους μετασεισμούς ή σεισμικές κρίσεις
  • • Μηδενική χρονική ικανότητα κατά την εξέλιξη ενεργής ακολουθίας
  • • Υποεκτιμά τα ενεργά σμήνη κατά τάξεις μεγέθους

Αξιολόγηση walk-forward εκτός χρόνου 26 εβδομάδων

Εκπαίδευση με διευρυνόμενο παράθυρο: το μοντέλο της εβδομάδας K αξιολογείται αυστηρά στη μελλοντική εβδομάδα K+1 και στη συνέχεια επανεκπαιδεύεται με τα παρατηρημένα δεδομένα.

Folds holdout: 26
Μέσο ROC-AUC: 0.797
Μέγιστο ROC-AUC: 0.828
Μέσο Brier: 0.117
Παράθυρο: Μάρτιος 2026 – Σεπτέμβριος 2026
Fold #Παράθυρο ελέγχου εκτός χρόνουΔείγματα ελέγχουROC-AUCΒαθμολογία BrierΑκρίβειαΑνάκληση
#262026-03-09 to 2026-03-1649,7640.7880.1733.5%86.2%
#252026-03-16 to 2026-03-2349,8140.7950.0866.6%56.7%
#242026-03-23 to 2026-03-3049,8070.8190.0926.9%68.7%
#232026-03-30 to 2026-04-0649,1380.8280.1036.2%73.3%
#222026-04-06 to 2026-04-1348,5240.8210.0975.6%68.7%
#212026-04-13 to 2026-04-2047,4110.7970.1045.7%61.6%
#202026-04-20 to 2026-04-2746,1920.8000.1015.7%64.6%
#192026-04-27 to 2026-05-0445,3830.7850.1085.0%66.1%
#182026-05-04 to 2026-05-1144,8640.8060.1064.3%68.3%
#172026-05-11 to 2026-05-1844,6230.8020.1134.3%73.0%
#162026-05-18 to 2026-05-2544,4530.7920.1105.3%69.5%
#152026-05-25 to 2026-06-0145,2560.7500.1184.2%63.2%
#142026-06-01 to 2026-06-0846,0740.7740.1164.1%67.4%
#132026-06-08 to 2026-06-1546,7780.7640.1214.5%65.3%
#122026-06-15 to 2026-06-2247,3010.8030.1235.9%76.6%
#112026-06-22 to 2026-06-2948,2270.8270.1255.3%79.6%
#102026-06-29 to 2026-07-0648,9160.8050.1274.6%76.6%
#92026-07-06 to 2026-07-1349,1540.7860.1244.7%73.3%
#82026-07-13 to 2026-07-2049,4450.8040.1265.5%77.3%
#72026-07-20 to 2026-07-2750,1600.7890.1254.8%72.3%
#62026-07-27 to 2026-08-0349,8340.8170.1286.0%77.3%
#52026-08-03 to 2026-08-1049,3580.7980.1285.4%74.9%
#42026-08-10 to 2026-08-1750,7560.7710.1324.3%70.3%
#32026-08-17 to 2026-08-2451,6530.8150.1254.2%72.4%
#22026-08-24 to 2026-08-3152,3650.7850.1243.9%73.8%
#12026-08-31 to 2026-09-0645,6850.7940.1144.1%71.1%

Βαθμονόμηση πιθανοτήτων και καμπύλη αξιοπιστίας

Μια καλά βαθμονομημένη σεισμική πρόγνωση σημαίνει ότι, όταν το μοντέλο αποδίδει πιθανότητα 70%, περίπου το 70% εκείνων των χωρικών κελιών όντως πυρηνώνει.

Δεκατημόρια αξιοπιστίας (προβλεπόμενο έναντι παρατηρούμενου)
Κλάση κινδύνουΠροβλεπόμενη PΠαρατηρούμενη συχνότηταΕυθυγράμμιση αξιοπιστίας
0-10%4.5%3.8%Δ 0.7% (Βαθμονομημένο)
10-20%14.8%13.5%Δ 1.3% (Βαθμονομημένο)
20-30%24.6%23.1%Δ 1.5% (Βαθμονομημένο)
30-40%35.2%34.0%Δ 1.2% (Βαθμονομημένο)
40-50%44.8%46.2%Δ 1.4% (Βαθμονομημένο)
50-60%55.1%53.8%Δ 1.3% (Βαθμονομημένο)
60-70%64.7%66.7%Δ 2.0% (Βαθμονομημένο)
70-80%74.9%73.3%Δ 1.6% (Βαθμονομημένο)
80-90%84.2%81.8%Δ 2.4% (Βαθμονομημένο)
90-100%93.5%90.0%Δ 3.5% (Ανεκτικό)
Ισοτονική βαθμονόμηση πιθανοτήτων

Οι ακατέργαστοι ταξινομητές μηχανικής μάθησης συχνά παράγουν μη βαθμονομημένα περιθώρια (με τάση προς 0 ή 1). Στη σεισμολογία, η υπερβολική βεβαιότητα οδηγεί σε ψευδείς συναγερμούς και «κόπωση συναγερμού».

Το EarthquakeLive χρησιμοποιεί ισοτονική παλινδρόμηση και κλιμάκωση Platt, προσαρμοσμένες στο μητρώο προγνώσεων, για να αντιστοιχίσει τα ακατέργαστα logits απευθείας σε φυσικά ουσιαστικές συχνότητες ρήξης.

Το αναμενόμενο σφάλμα βαθμονόμησης (ECE) διατηρείται κάτω από 4,2% παγκοσμίως.
Επιστημονική διαφάνεια και επιχειρησιακό πεδίο
Τι κάνει το EarthquakeLive

• Υπολογίζει πιθανοτικές επικινδυνότητες πυρήνωσης ρήξης σε 6.033 παγκόσμια εξαγωνικά κελιά H3 για ορίζοντες 12ω, 24ω, 72ω και 7 ημερών.

• Στέλνει ειδοποιήσεις προς πολίτες και υπηρεσίες όταν η πυκνότητα βραχυπρόθεσμων σεισμικών σμηνών, η παραμόρφωση Benioff και η εγγύτητα σε ρήγματα ξεπερνούν τα κρίσιμα κατώφλια.

• Επαληθεύει συνεχώς τις ληγμένες προγνώσεις έναντι καταλόγων πολλαπλών φορέων εντός της ανοχής φυσικής ακτίνας ρήξης R(M) = 0,5 × 10^(0,43M − 1,0) χλμ.

Τι δεν μπορεί να κάνει κανένα σύστημα (όριο του χάους)

• Καμία ντετερμινιστική πρόγνωση λεπτού ή δευτερολέπτου: λόγω της μη γραμμικής μηχανικής του συνεχούς μέσου, η πυρήνωση ενός σεισμού ξεκινά από μικρορωγμές που υπόκεινται σε ντετερμινιστικό χάος.

• Καμία εγγύηση ακριβούς μεγέθους: το αν μια εν εξελίξει αλυσίδα πυρήνωσης θα σταματήσει στο M 4.5 ή θα εξελιχθεί σε ρήξη megathrust M 7.8 εξαρτάται από τις ανομοιογένειες κατά μήκος του άθικτου επιπέδου του ρήγματος.

• Ακεραιότητα χωρίς πρόβλεψη μέλλοντος: όλα τα benchmark τηρούν τα πρότυπα CSEP — τα μοντέλα ποτέ δεν εκπαιδεύονται ούτε βλέπουν δεδομένα μεταγενέστερα της χρονοσφραγίδας πρόγνωσης.

Συχνές ερωτήσεις (FAQ)

Επαληθευμένα επιστημονικά, επιχειρησιακά πρωτόκολλα και πρωτόκολλα έκτακτης ανάγκης

Εφαρμόζουμε αυστηρή αξιολόγηση walk-forward εκτός χρόνου σε 26 εβδομαδιαία folds με διευρυνόμενο παράθυρο. Στο fold K το μοντέλο εκπαιδεύεται αποκλειστικά σε γεγονότα έως την εβδομάδα K, παγώνει και αξιολογείται μόνο στα πραγματικά γεγονότα της εβδομάδας K+1. Το μοντέλο δεν βλέπει ποτέ μελλοντικά δεδομένα, ούτε στην εκπαίδευση ούτε στον υπολογισμό χαρακτηριστικών.