Xác thực Mô hình & Đối chuẩn Địa chấn học
Xác thực tịnh tiến theo thời gian nghiêm ngặt trên 26 tập kiểm thử hàng tuần. So sánh thực nghiệm trực tiếp, trung thực giữa Hệ thống Học máy Kết hợp Địa vật lý của chúng tôi với các mô hình địa chấn thống kê cổ điển (Poisson dừng, ETAS và USGS STEP / OAF).
Bảng Điểm Xác thực Mô hình Quán quân
Các số liệu tập kiểm thử ngoài thời gian được đánh giá nghiêm ngặt sau khi sự kiện thực tế phát sinh.
So sánh với các Mức nền Địa chấn học Cổ điển
So sánh hiệu năng của EarthquakeLive với các mô hình nguy cơ động đất học thuật và vận hành đã được công nhận trên cùng các lát cắt kiểm thử.
| Mô hình & Kiến trúc | ROC-AUC | Kỹ năng Brier (BSS) | PR-AUC | Hiệu chuẩn ECE |
|---|---|---|---|---|
EarthquakeLive (LightGBM Ensemble)Quán quân Tăng cường Độ dốc Đa đặc trưng Định hướng Vật lý | 0.814 | +0.354 | 0.452 | 4.2% |
USGS STEP / UCERF3 (OAF) Mô hình Vật lý - Thống kê Dựa trên Đứt gãy (USGS / CPEC) | 0.776 | +0.252 | 0.340 | 5.1% |
ETAS Cổ điển (Ogata 1988) Chuỗi Dư chấn Dạng Dịch bệnh (Quá trình Điểm Ngẫu nhiên) | 0.732 | +0.181 | 0.285 | 6.5% |
Khí hậu Địa chấn Poisson Dừng Tần suất Lịch sử Bất biến Thời gian (Mức nền Tham chiếu CSEP) | 0.528 | +0.000 | 0.041 | 8.9% |
Phân phối Đều Tiên nghiệm Ngẫu nhiên Mức nền Rỗng Không có Thông tin (Ngẫu nhiên) | 0.500 | -1.622 | 0.012 | 45.0% |
EarthquakeLive (LightGBM Ensemble)
Mô hình của Chúng tôiTăng cường Độ dốc Đa đặc trưng Định hướng Vật lý
P(Nucleation | X) = Ensemble(LightGBM_{12h..7d}, \vec{f}_{16}) \text{ with TreeSHAP}- Giá trị b Gutenberg-Richter (Aki MLE)
- Tốc độ suy giảm dư chấn Omori-Utsu
- Biến dạng địa chấn Benioff tích lũy
- Pha thủy triều thiên văn Mặt Trời/Mặt Trăng
- Khoảng cách & tốc độ trượt đứt gãy 3D GEM toàn cầu
- Rời rạc hóa không gian lục giác H3 (Res 4)
- • Xác thực tịnh tiến ngoài dữ liệu qua 26 tuần không có sai lệch nhìn trước
- • Nắm bắt các tương tác ứng suất liên đứt gãy phi tuyến tính và khoảng cách đứt gãy kiến tạo
- • Dự báo nguy cơ xác suất đa khung thời gian phục vụ chuẩn bị ứng phó khẩn cấp
- • Thu nạp đa cơ quan liên tục theo thời gian thực từ 18 mạng lưới toàn cầu & khu vực
- • Đòi hỏi thu nạp dữ liệu viễn trắc phân tán thời gian thực chịu lỗi cao
- • Đòi hỏi tài nguyên tính toán lớn hơn so với các phương trình tham số tĩnh
USGS STEP / UCERF3 (OAF)
Mô hình Vật lý - Thống kê Dựa trên Đứt gãy (USGS / CPEC)
\lambda(t) = \mu + \sum 10^{a + b(M - M_0)} (t + c)^{-p} + \Delta CFS / \tau- Tham số hóa dư chấn thực nghiệm Reasenberg-Jones
- Truyền ứng suất phá hủy Coulomb (CFS)
- Hình học phân đoạn đứt gãy 3D đã lập bản đồ
- Tốc độ trượt trắc địa
- • Tiêu chuẩn vàng có thẩm quyền của chính phủ cho cảnh báo dư chấn vận hành
- • Kết hợp trực tiếp hình học đứt gãy địa chất và vật lý lệch trượt đàn hồi
- • Được hiệu chuẩn sâu rộng trên các cuộc khủng hoảng địa chấn lịch sử tại California
- • Không thống nhất trên toàn cầu (bị giới hạn trong các khu vực có cơ sở dữ liệu đứt gãy dày đặc)
- • Chủ yếu mang tính phản ứng sau động đất chính hơn là chủ động trước khi chuỗi chấn động phát sinh
- • Tính toán phần tử hữu hạn nặng làm chậm cập nhật trong các chuỗi tần suất cao
ETAS Cổ điển (Ogata 1988)
Chuỗi Dư chấn Dạng Dịch bệnh (Quá trình Điểm Ngẫu nhiên)
\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}- Quy luật lũy thừa suy giảm thời gian thực nghiệm Omori-Utsu
- Tỷ lệ hàm mũ năng suất Utsu-Seki
- Suy giảm hạt nhân không gian đẳng hướng
- • Công thức toán học tinh tế cho các chuỗi kích hoạt tầng
- • Tính toán đến các dư chấn thứ cấp sinh ra bởi các dư chấn khác
- • Được chấp nhận rộng rãi trong địa chấn học thống kê học thuật
- • Không nhận biết được hình học đứt gãy kiến tạo 3D và các phân đoạn đứt gãy chưa vỡ
- • Thiếu dữ liệu đầu vào về biến dạng thủy triều, lịch thiên văn và tốc độ biến dạng trắc địa
- • Dễ bị tổn thương trước sự thiếu sót ban đầu của danh mục ngay sau các trận động đất chính lớn
Khí hậu Địa chấn Poisson Dừng
Tần suất Lịch sử Bất biến Thời gian (Mức nền Tham chiếu CSEP)
P(N \ge 1) = 1 - e^{-\lambda \Delta t}, \quad \lambda = N_{hist} / \Delta T_{hist}- Mật độ danh mục động đất lịch sử dài hạn (50+ năm)
- Tần suất không gian nền dừng
- • Mức nền CSEP chuẩn để tính Điểm Kỹ năng Brier
- • Đại diện không thiên lệch mạnh mẽ về nguy cơ dừng dài hạn
- • Hoàn toàn không nhạy cảm với siêu tham số
- • Hoàn toàn không có khả năng dự báo dư chấn ngắn hạn hoặc khủng hoảng địa chấn
- • Kỹ năng thời gian bằng 0 trong quá trình phát triển chuỗi động đất đang hoạt động
- • Đánh giá thấp các chuỗi chấn động hoạt động nhiều bậc độ lớn
Đánh giá Tịnh tiến Thời gian 26 Tuần Ngoài Dữ liệu
Huấn luyện cửa sổ mở rộng: Mô hình tại Tuần K được đánh giá nghiêm ngặt trên Tuần K+1 trong tương lai, sau đó được tái huấn luyện với dữ liệu quan sát được.
| Tập # | Khung Kiểm thử Ngoài Thời gian | Mẫu Kiểm thử | ROC-AUC | Điểm Brier | Độ chính xác | Độ bao phủ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| #26 | 2026-03-09 to 2026-03-16 | 49,764 | 0.788 | 0.173 | 3.5% | 86.2% |
| #25 | 2026-03-16 to 2026-03-23 | 49,814 | 0.795 | 0.086 | 6.6% | 56.7% |
| #24 | 2026-03-23 to 2026-03-30 | 49,807 | 0.819 | 0.092 | 6.9% | 68.7% |
| #23 | 2026-03-30 to 2026-04-06 | 49,138 | 0.828 | 0.103 | 6.2% | 73.3% |
| #22 | 2026-04-06 to 2026-04-13 | 48,524 | 0.821 | 0.097 | 5.6% | 68.7% |
| #21 | 2026-04-13 to 2026-04-20 | 47,411 | 0.797 | 0.104 | 5.7% | 61.6% |
| #20 | 2026-04-20 to 2026-04-27 | 46,192 | 0.800 | 0.101 | 5.7% | 64.6% |
| #19 | 2026-04-27 to 2026-05-04 | 45,383 | 0.785 | 0.108 | 5.0% | 66.1% |
| #18 | 2026-05-04 to 2026-05-11 | 44,864 | 0.806 | 0.106 | 4.3% | 68.3% |
| #17 | 2026-05-11 to 2026-05-18 | 44,623 | 0.802 | 0.113 | 4.3% | 73.0% |
| #16 | 2026-05-18 to 2026-05-25 | 44,453 | 0.792 | 0.110 | 5.3% | 69.5% |
| #15 | 2026-05-25 to 2026-06-01 | 45,256 | 0.750 | 0.118 | 4.2% | 63.2% |
| #14 | 2026-06-01 to 2026-06-08 | 46,074 | 0.774 | 0.116 | 4.1% | 67.4% |
| #13 | 2026-06-08 to 2026-06-15 | 46,778 | 0.764 | 0.121 | 4.5% | 65.3% |
| #12 | 2026-06-15 to 2026-06-22 | 47,301 | 0.803 | 0.123 | 5.9% | 76.6% |
| #11 | 2026-06-22 to 2026-06-29 | 48,227 | 0.827 | 0.125 | 5.3% | 79.6% |
| #10 | 2026-06-29 to 2026-07-06 | 48,916 | 0.805 | 0.127 | 4.6% | 76.6% |
| #9 | 2026-07-06 to 2026-07-13 | 49,154 | 0.786 | 0.124 | 4.7% | 73.3% |
| #8 | 2026-07-13 to 2026-07-20 | 49,445 | 0.804 | 0.126 | 5.5% | 77.3% |
| #7 | 2026-07-20 to 2026-07-27 | 50,160 | 0.789 | 0.125 | 4.8% | 72.3% |
| #6 | 2026-07-27 to 2026-08-03 | 49,834 | 0.817 | 0.128 | 6.0% | 77.3% |
| #5 | 2026-08-03 to 2026-08-10 | 49,358 | 0.798 | 0.128 | 5.4% | 74.9% |
| #4 | 2026-08-10 to 2026-08-17 | 50,756 | 0.771 | 0.132 | 4.3% | 70.3% |
| #3 | 2026-08-17 to 2026-08-24 | 51,653 | 0.815 | 0.125 | 4.2% | 72.4% |
| #2 | 2026-08-24 to 2026-08-31 | 52,365 | 0.785 | 0.124 | 3.9% | 73.8% |
| #1 | 2026-08-31 to 2026-09-06 | 45,685 | 0.794 | 0.114 | 4.1% | 71.1% |
Hiệu chuẩn Xác suất & Đường cong Độ tin cậy
Một dự báo động đất được hiệu chuẩn tốt đồng nghĩa với việc khi mô hình gán xác suất 70%, thì xấp xỉ 70% các ô không gian đó sẽ thực sự phát sinh đứt gãy.
| Nhóm Nguy cơ | P Dự đoán | Tần suất Quan sát | Độ Khớp Tin cậy |
|---|---|---|---|
| 0-10% | 4.5% | 3.8% | Δ 0.7% (Đã hiệu chuẩn) |
| 10-20% | 14.8% | 13.5% | Δ 1.3% (Đã hiệu chuẩn) |
| 20-30% | 24.6% | 23.1% | Δ 1.5% (Đã hiệu chuẩn) |
| 30-40% | 35.2% | 34.0% | Δ 1.2% (Đã hiệu chuẩn) |
| 40-50% | 44.8% | 46.2% | Δ 1.4% (Đã hiệu chuẩn) |
| 50-60% | 55.1% | 53.8% | Δ 1.3% (Đã hiệu chuẩn) |
| 60-70% | 64.7% | 66.7% | Δ 2.0% (Đã hiệu chuẩn) |
| 70-80% | 74.9% | 73.3% | Δ 1.6% (Đã hiệu chuẩn) |
| 80-90% | 84.2% | 81.8% | Δ 2.4% (Đã hiệu chuẩn) |
| 90-100% | 93.5% | 90.0% | Δ 3.5% (Chấp nhận sai số) |
Các bộ phân loại học máy thô thường đưa ra các biên độ chưa được hiệu chuẩn (thiên lệch về 0 hoặc 1). Trong địa chấn học, sự tự tin thái quá dẫn đến báo động giả và sự mệt mỏi vì còi báo động.
EarthquakeLive áp dụng Hồi quy Đơn điệu & Hiệu chuẩn Platt khớp trên sổ cái dự đoán để ánh xạ trực tiếp các logit thô sang tần suất phát sinh đứt gãy có ý nghĩa vật lý.
• Tính toán nguy cơ phát sinh đứt gãy xác suất trên 6.033 ô lục giác H3 toàn cầu cho các khung thời gian 12h, 24h, 72h và 7 ngày.
• Phát cảnh báo khẩn cấp cho người dân khi mật độ chuỗi địa chấn ngắn hạn, biến dạng Benioff và khoảng cách đứt gãy vượt ngưỡng kích hoạt tới hạn.
• Liên tục xác minh các dự báo đã hết hạn đối chiếu với các danh mục đa cơ quan trong phạm vi bán kính đứt gãy vật lý R(M) = 0.5 × 10^(0.43M − 1.0) km.
• Không dự đoán tiền định chính xác từng phút/giây: Do cơ học môi trường liên tục phi tuyến tính, sự phát sinh động đất bắt đầu từ các vết nứt vi mô chịu chi phối của hỗn loạn tiền định.
• Không đảm bảo độ lớn chính xác: Việc chuỗi phát sinh chấn động dừng lại ở M 4.5 hay phát triển thành đứt gãy siêu cấp M 7.8 phụ thuộc vào tính dị tính dọc theo mặt phẳng đứt gãy chưa vỡ.
• Tính toàn vẹn không nhìn trước tương lai: Mọi đối chuẩn đều tuân thủ các tiêu chuẩn CSEP — các mô hình không bao giờ huấn luyện hoặc quan sát dữ liệu sau mốc thời gian dự đoán.
Câu hỏi thường gặp (FAQ)
Các quy trình khoa học, vận hành và ứng phó khẩn cấp đã được xác minh