Sıfır İleriye Bakış Hatası • 26 Haftalık Genişleyen Dilim • CSEP Titizliği

Model Doğrulaması ve Sismolojik Kıyaslamalar

26 haftalık test diliminde zaman ötesi (walk-forward) sıkı doğrulama. Fizik tabanlı makine öğrenimi topluluğumuzun klasik istatistiksel sismoloji referanslarıyla (Sabit Poisson, ETAS ve USGS STEP / OAF) doğrudan ve dürüst ampirik karşılaştırması.

Şampiyon Model Doğrulama Karnesi

Olay gerçekleştikten sonra kesin olarak değerlendirilen zaman ötesi tutma metrikleri.

Canlı Operasyonel
Test ROC-AUC
0.814
+28.6% vs Poisson
Nükleasyon hücrelerini sessiz arka plan hücrelerinin üzerinde sıralama yeteneği.
26h Zirve: 0.82826h Ortalama: 0.797
Brier Beceri Skoru (BSS)
+0.354
Becerikli (> 0)
Sabit Poisson referansına (BSS = 0) göre olasılıksal doğrulukta göreli iyileşme.
Ref Brier: 0.127Model Brier: 0.082
Hassasiyet-Duyarlılık AUC (PR-AUC)
0.452
11x vs Rastgele
Aşırı sismik sınıf dengesizliğini (< %1 nükleasyon hücresi) hesaba katar.
Taban Oran: ~0.041Zenginleştirme: 11.0x
Beklenen Kalibrasyon Hatası (ECE)
4.2%
Kalibre Edildi
Tahmin edilen olasılık ile gerçek ampirik yırtılma sıklığı arasındaki ortalama fark.
Kalibratör: İzotonik AktifGüvenilirlik: Yüksek
Doğrulanan Yırtılmalar
1.1M+
Sonuç
Fiziksel nükleasyon toleransına göre değerlendirilen geçmiş tahmin defteri kayıtları.
Test Haftaları: 26Toplam Katalog: 248k

Klasik Sismolojik Referanslarla Karşılaştırma

EarthquakeLive'ın yerleşik akademik ve operasyonel modellerle aynı test dilimlerinde karşılaştırması.

Model ve MimariSınıfROC-AUCBrier Becerisi (BSS)PR-AUCKalibrasyon ECEKüresel KapsamGüncelleme Hızı
EarthquakeLive (LightGBM Topluluğu)Şampiyon
Fizik Tabanlı Çok Değişkenli Gradyan Artırma
Fizik Tabanlı ML0.814+0.3540.4524.2%Küresel (Uber H3 Çözünürlük 4)15 dk
USGS STEP / UCERF3 (OAF)
Fay Tabanlı Fiziksel-İstatistiksel Model (USGS / CPEC)
Fay Fiziği0.776+0.2520.3405.1%Bölgesel (ABD / Kaliforniya)60 dk
Klasik ETAS (Ogata 1988)
Salgın Tipi Artçı Dizisi (Stokastik Nokta Süreci)
point process0.732+0.1810.2856.5%Küresel (katalog tamlığına bağlı)Günlük / Talep üzerine
Durağan Poisson Klimatolojisi
Zamanla Değişmeyen Tarihsel Oran (CSEP Referans Tabanı)
statistical baseline0.528+0.0000.0418.9%KüreselStatik (Yıllık)
Rastgele Düzgün Dağılım
Bilgisiz Sıfır Taban (Rastgele Şans)
Sıfır Taban0.500-1.6220.01245.0%YokAnında
Ayırt Etme Becerisi (ROC-AUC) Görsel Karşılaştırması
EarthquakeLive (LightGBM Topluluğu)0.814 ROC-AUC
USGS STEP / UCERF3 (OAF)0.776 ROC-AUC
Klasik ETAS (Ogata 1988)0.732 ROC-AUC
Durağan Poisson Klimatolojisi0.528 ROC-AUC
Rastgele Düzgün Dağılım0.500 ROC-AUC

EarthquakeLive (LightGBM Topluluğu)

Modelimiz

Fizik Tabanlı Çok Değişkenli Gradyan Artırma

ROC-AUC: 0.814
P(Nucleation | X) = Ensemble(LightGBM_{12h..7d}, \vec{f}_{16}) \text{ with TreeSHAP}
Temel Girdiler ve İlkeler:
  • Gutenberg-Richter b-değeri (Aki MLE)
  • Omori-Utsu artçı sönümleme hızı
  • Kümülatif Benioff sismik gerinimi
  • Güneş/Ay gelgit gerilim evresi
  • GEM küresel fay yakınlığı ve kayma hızı
  • H3 altıgen uzaysal ayrıklaştırma (Çözünürlük 4)
Güçlü Yönler
  • • 26 hafta boyunca sıfır ileriye bakış hatasıyla walk-forward doğrulandı
  • • Faylar arası doğrusal olmayan gerilim etkileşimlerini ve tektonik mesafeyi yakalar
  • • Hızlı acil durum müdahalesi için çok ufuklu olasılıksal tehlike tahmini
  • • 18 küresel ve bölgesel ağdan sürekli gerçek zamanlı veri alımı
Kısıtlamalar
  • • Hata toleranslı gerçek zamanlı dağıtık telemetri alımı gerektirir
  • • Statik parametrik formüllere göre hesaplama açısından daha yoğundur

USGS STEP / UCERF3 (OAF)

Fay Tabanlı Fiziksel-İstatistiksel Model (USGS / CPEC)

ROC-AUC: 0.776
\lambda(t) = \mu + \sum 10^{a + b(M - M_0)} (t + c)^{-p} + \Delta CFS / \tau
Temel Girdiler ve İlkeler:
  • Reasenberg-Jones ampirik artçı parametrizasyonu
  • Coulomb kırılma gerilimi (CFS) transferi
  • Haritalanmış 3D fay segmenti geometrileri
  • Jeodezik kayma hızları
Güçlü Yönler
  • • Operasyonel artçı uyarıları için resmi hükümet standardı
  • • Jeolojik fay geometrisini ve elastik yer değiştirme fiziğini doğrudan içerir
  • • Kaliforniya'daki tarihsel sismik krizlerde kapsamlı şekilde kalibre edilmiştir
Kısıtlamalar
  • • Küresel olarak birleşik değildir (yalnızca detaylı fay haritası olan bölgelerde)
  • • Sürü nükleasyonunu önceden yakalamaktan ziyade ana şoktan sonra reaktiftir
  • • Ağır sonlu eleman hesaplamaları yüksek frekanslı dizilerde güncellemeleri geciktirir

Klasik ETAS (Ogata 1988)

Salgın Tipi Artçı Dizisi (Stokastik Nokta Süreci)

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}
Temel Girdiler ve İlkeler:
  • Ampirik Omori-Utsu zamansal sönümlenme kuvvet yasası
  • Utsu-Seki üretkenlik üstel ölçeklemesi
  • İzotropik uzaysal çekirdek sönümlenmesi
Güçlü Yönler
  • • Kademeli tetikleme dizileri için matematiksel olarak zarif formülasyon
  • • Diğer artçılar tarafından tetiklenen ikincil artçıları hesaba katar
  • • Akademik istatistiksel sismolojide geniş kabul görmüştür
Kısıtlamalar
  • • 3B fay geometrisini ve kırılmamış fay segmentlerini dikkate almaz
  • • Gelgit gerilimi, Ay efemerisi ve jeodezik gerinim verilerini içermez
  • • Büyük ana şokların hemen ardından katalog eksikliğine karşı kırılgandır

Durağan Poisson Klimatolojisi

Zamanla Değişmeyen Tarihsel Oran (CSEP Referans Tabanı)

ROC-AUC: 0.528
P(N \ge 1) = 1 - e^{-\lambda \Delta t}, \quad \lambda = N_{hist} / \Delta T_{hist}
Temel Girdiler ve İlkeler:
  • Uzun vadeli tarihsel deprem kataloğu yoğunluğu (50+ yıl)
  • Sabit arka plan uzaysal aktivite oranı
Güçlü Yönler
  • • Brier Beceri Skorunu hesaplamak için standart CSEP tabanı
  • • Uzun vadeli sabit tehlikenin tarafsız ve sağlam gösterimi
  • • Hiperparametre hassasiyeti sıfırdır
Kısıtlamalar
  • • Kısa vadeli artçıları veya sismik krizleri tahmin etmekte yetersizdir
  • • Aktif dizi ilerleyişi sırasında zamansal becerisi sıfırdır
  • • Aktif sürülerin tehlikesini kat be kat düşük tahmin eder

26 Haftalık Zaman Ötesi Walk-Forward Değerlendirmesi

Genişleyen pencere eğitimi: K haftasındaki model yalnızca gelecekteki K+1 haftasında değerlendirilir ve ardından yeniden eğitilir.

Test Dilimleri: 26
Ortalama ROC-AUC: 0.797
Zirve ROC-AUC: 0.828
Ortalama Brier: 0.117
Zaman Aralığı: Mart 2026 – Eylül 2026
Dilim #Zaman Ötesi Test PenceresiTest ÖrnekleriROC-AUCBrier SkoruHassasiyetDuyarlılık
#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%

Olasılık Kalibrasyonu ve Güvenilirlik Eğrisi

İyi kalibre edilmiş bir tahmin, model %70 olasılık verdiğinde bu hücrelerin ~%70'inde fiziksel yırtılma gerçekleşmesi anlamına gelir.

10 Dilimli Güvenilirlik Aralıkları (Tahmin Edilen vs Gözlemlenen)
Risk AralığıTahmin PGözlemlenen SıklıkGüvenilirlik Uyumu
0-10%4.5%3.8%Δ 0.7% (Kalibre Edildi)
10-20%14.8%13.5%Δ 1.3% (Kalibre Edildi)
20-30%24.6%23.1%Δ 1.5% (Kalibre Edildi)
30-40%35.2%34.0%Δ 1.2% (Kalibre Edildi)
40-50%44.8%46.2%Δ 1.4% (Kalibre Edildi)
50-60%55.1%53.8%Δ 1.3% (Kalibre Edildi)
60-70%64.7%66.7%Δ 2.0% (Kalibre Edildi)
70-80%74.9%73.3%Δ 1.6% (Kalibre Edildi)
80-90%84.2%81.8%Δ 2.4% (Kalibre Edildi)
90-100%93.5%90.0%Δ 3.5% (Toleranslı)
İzotonik Olasılık Kalibrasyonu

Ham makine öğrenimi sınıflandırıcıları genellikle kalibre edilmemiş marjlar üretir (0 veya 1'e aşırı eğilimli). Sismolojide aşırı güven, yanlış alarmlara ve "alarm yorgunluğuna" yol açar.

EarthquakeLive, ham skorları doğrudan fiziksel olarak anlamlı kırılma sıklıklarına dönüştürmek için tahmin kaydı üzerinde İzotonik Regresyon ve Platt Ölçeklendirmesi kullanır.

Beklenen Kalibrasyon Hatası (ECE) küresel ölçekte %4.2'nin altında tutulmaktadır.
Bilimsel Şeffaflık ve Operasyonel Kapsam
EarthquakeLive Ne Yapar?

• 12 saat, 24 saat, 72 saat ve 7 günlük ufuklarda 6.033 küresel H3 altıgen hücresinde olasılıksal kırılma nükleasyon tehlikesini hesaplar.

• Kısa vadeli sismik sürü yoğunluğu, Benioff gerilimi ve fay yakınlığı kritik eşikleri aştığında sivil ve acil durum uyarıları gönderir.

• Süresi dolan tahminleri, fiziksel kırılma yarıçapı toleransı R(M) = 0.5 × 10^(0.43M − 1.0) km dahilinde çoklu ajans kataloglarına göre doğrular.

Hiçbir Sistemin Yapamayacağı Sınırlar (Kaos Sınırı)

• Kesin dakika/saniye tahmini imkansızdır: Doğrusal olmayan sürekli ortam mekaniği nedeniyle nükleasyon mikro çatlaklarda başlar ve deterministik kaosa tabidir.

• Kesin büyüklük garantisi yoktur: Başlayan bir nükleasyonun M 4.5'te durması veya M 7.8'lik büyük bir kırılmaya dönüşmesi henüz kırılmamış fay yüzeyindeki pürüzlere bağlıdır.

• İleriye bakış hatasından tam arındırma: Tüm modeller CSEP standartlarına uyar — modeller tahmin anından sonraki verileri asla görmez veya bunlarla eğitilmez.

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

Doğrulanmış bilimsel, operasyonel ve acil durum protokolleri

26 haftalık genişleyen pencerede zaman ötesi (walk-forward) sıkı doğrulama uyguluyoruz. K adımındaki model, yalnızca K haftasına kadar olan olaylarla eğitilir, dondurulur ve kesinlikle gelecekteki K+1 haftasının gerçekleşen olaylarına göre değerlendirilir. Eğitim veya özellik çıkarımı sırasında model asla gelecek verileri görmez.