ZNANSTVENICI OTKRIVAJU

Kako je internet promijenio seizmologiju: ‘Podaci su odmah dostupni i lakše ih se dijeli‘

‘Zahvaljujući digitalnoj pohrani podataka, jedan instrument može zabilježiti gibanje tla za široki raspon frekvencija‘

Doc. dr. sc. Josip Stipčević

 Darko Tomas/Cropix/Cropix

image

30 godina interneta u Hrvatskoj

Internet je više nego ijedan medij prije približio znanje svakom čovjeku. U Hrvatsku je internet došao prije 30 godina i njegov je utjecaj vrlo širok. Promijenio je čak i akademsku i znanstvenu zajednicu, a ne samo gospodarstvo i javni sektor.

Jutarnji list u suradnji s CARNET-om, Srcem i Središnjim državnim uredom za razvoj digitalnog društva radi specijal posvećen obljetnici aktiviranja interneta u Hrvatskoj.

Kroz specijal istaknut ćemo i proučiti neke od ključnih vještina za digitalnu transformaciju. U njenom je središtu čovjek, a za njegov napredak nužno je obrazovanje. Stoga ćemo se pozabaviti primjerima utjecaja interneta na obrazovanje, online obrazovanje, e-učenje, virtualno učenje, mogućnosti samostalnog obrazovanja i usavršavanja. Posebnu pažnju posvetit ćemo i sve važnijem pitanju, ICT sigurnosti.

Ako se pitate koliki je put prevaljen u tih 30 godina, odgovor je iznimno velik. Za primjer možemo uzeti godinu 1993. kada je u Hrvatskoj tek krenulo izdavanje ".HR" domena. Danas ih je više od 119 tisuća. Prije 30 godina pričali smo o newsgrupama, a danas govorimo o Redditu i Discordu. Nekad smo imali slobodan internet, a danas je sve više uvezan na blockchain. Na početku je najveći izazov bio kako koristiti Netscape, a danas kako spriječiti da se širi Dark web. Na internet smo se prije trideset godina spajali preko dial-upa, a danas sve više je prisutna optika. Internet je u tom smislu izmijenio dobar dio naših života.


Kako je internet povezan sa znanošću? Intenzivno koristimo internet za učenje, istraživanje, za pronalazak odgovora na pitanja za domaću zadaću, zadovoljavanje znatiželje i traženje dokaza o znanstvenim tvrdnjama. Jednostavno se pouzdamo u to što smo našli na webu, vjerujemo Wikipediji, pouzdamo se u točnost informacija koje smo „našli online“. To su uglavnom naši laički dometi. A znanstvenici? Kako njima pomaže internet?

Potresi koji su zadesili Zagreb i Petrinju 2020. godine ponovno su pozornost javnosti skrenuli na Andriju Mohorovičića i na seizmologiju i proučavanje potresa. Nakratko smo svi bili seizmolozi, znali što je seizmograf, što je to Mohorovičić otkrio tamo nekih davnih godina. Zapanjeno smo gledali u grafički prikaz gibanja udarnih valova nakon zagrebačkog, a onda s još većom pozornošću nakon petrinjskog potresa.

Jesmo li se zapitali kako su seizmolozi došli do tih podataka? Kako su sakupili potrebne informacije i koliko im je vremena trebalo da izrade te simulacije?

Kako bismo shvatili koliko je zapravo internet važan znanstvenicima, u ovom konkretnom slučaju seizmolozima, zamolili smo seizmologe s Geofizičkog odsjeka Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu doc. dr. sc. Josipa Stipčevića i njegovu kolegicu Helenu Latečki da nam odgovore na par pitanja.

Koliko je trebalo vremena Andriji Mohorovičiću da dođe do svog otkrića, diskontinuiteta u Zemljinoj kori, i koliko bi mu trebalo vremena da to napravi uz današnje računalne resurse i korištenje Interneta?

- Snažan potres u Pokuplju koji se dogodio 8. listopada 1909. godine bio je ključni događaj koji potaknuo je Andriju Mohorovičića da dođe do otkrića diskontinuiteta koji dijeli Zemljinu koru od plašta. Rad u kojem objašnjava da u Zemlji mora postojati granica između kore i plašta objavljen je 1910. godine.

U tadašnje vrijeme zapisi seizmografa bili su na papiru, a komunikacija se većinom odvijala slanjem pisama te je Mohorovičiću bilo potrebno više mjeseci kako bi prikupio kopije zapisa tog potresa s europskih seizmoloških postaja koje su tada postojale.

Nakon prikupljanja podataka svih europskih seizmoloških stanica koje su u to doba radile, Mohorovičić je prilikom analize naišao na par nelogičnosti u vremenima putovanja seizmičkih valova na različite udaljenosti, koje su ga potaknule da dalje razradi teorijske pretpostavke i pronađe odgovore na svoja pitanja. Nakon što je postavio osnovne smjernice gibanja zrake potresnog vala kroz unutrašnjost Zemlje uz prisutnost diskontinuiteta u brzini gibanja morao je računski provjeriti kako teoretske postavke odgovaraju stvarnim vremenima putovanja vala za svaku od postaja na kojima je zabilježen Pokupski potres. Kako se proračun radio ručno za ovo mu je vjerojatno trebalo nekoliko sati do nekoliko dana. Uz današnju mogućnost razmjene podataka s drugim institutima u gotovo realnom vremenu, za što je zaslužan Internet te dostupnim računalnim resursima, za cjelokupan proces bi mu trebalo svega nekoliko minuta.

image

Epicentri svih 9350 lociranih potresa u prva tri mjeseca potresnog niza, između 28. prosinca 2020. i 29. ožujka 2021. Boja kružića pokazuje lokalnu magnitudu potresa prema ljestvici boja s desne strane

Geofizički Odsjek Prirodoslovno-matematičkog Fakulteta Sveučilišta U Zagrebu/
image

Primjer seizmološke postaje mobilne mreže

Geofizički Odsjek Prirodoslovno-matematičkog Fakulteta Sveučilišta U Zagrebu/

Koliko je vremena trebalo da se naprave simulacije zagrebačkog i petrinjskog potresa 2020. i na koji bi se način radile te simulacije da nemamo Internet i značajne računalne resurse i bi li uopće bilo moguće izraditi ih?

- Priprema podataka za simulacije i potom obrada dobivenih rezultata potrajala je nekoliko mjeseci. Potrajalo je dulje zbog prikupljanja informacija, programiranja i općenito testiranja programa kako bi sve radilo ispravno. Nakon pokretanja glavnog dijela programa na računalnom klasteru Isabella, za izračun simulacije trebalo je oko tri tjedna.

Inače, vrijeme računanja može varirati od nekoliko dana do nekoliko mjeseci, ovisno o tome kakvi su ulazni parametri, očekivani skup izlaznih podataka, korištena matematička metoda (odnosno kako je implementirana i optimizirana u samom programu) te resursi s kojima raspolažemo. Ovdje je posebno važno naglasiti da je kompleksnost same simulacije, količina podataka u modelu kao i broj ulaznih parametara vrlo velik te se odnosu na proračun koji je izradio Mohorovičić razlikuje za više redova veličine.

Ipak, bez računala praktički nikad ne bismo takve stvari mogli provesti ili izračunati ručno.

Kako rade seizmološke postaje, kako se prikupljaju podaci, gdje se pohranjuju i obrađuju? Zašto su važne mobilne seizmološke postaje, kako su se prikupljali podaci s postaja prije Interneta, koliko je trebalo vremena da se obrade prikupljeni podaci?

- Sve do prije nekoliko desetljeća seizmološki instrumenti su analogno bilježili zapise gibanja tla (papir, magnetske trake i sl.) dok moderni instrumenti podatke pohranjuju u digitalnom obliku.

Danas većina seizmoloških postaja radi na način da sprema zapise na lokalni disk te ih u realnom vremenu šalje na server gdje se oni pohranjuju i dalje koriste. Drugim riječima, zapisi potresa su odmah dostupni te je uz analizu potresa, u gotovo realnom vremenu moguće vidjeti i pratiti radi li sama postaja ispravno. Prije nego je postojala mogućnost internetske komunikacije s postajama, instrumenti bi se postavili te ostavili da bilježe određeno vrijeme, zbog čega ih je bilo potrebno češće obilaziti - kako zbog preuzimanja podataka, tako i zbog provjere ispravnosti u radu.

Zahvaljujući digitalnoj pohrani podataka, te zahvaljujući internetu i gotovo trenutnom pristupu podacima, jedan instrument može zabilježiti gibanje tla za široki raspon frekvencija i jednostavnim filtriranjem možemo izdvojiti razne događaje (lokalne i daleke potrese, eksplozije, itd.) - dok je u doba analognih zapisa bilo vrlo teško vidjeti određene pojedinosti na zapisima i ovisilo je o tome kako je instrument bio kalibriran. Danas je taj dio vrlo jednostavan i podaci velikog broja instrumenata javno su dostupni te se mogu preuzeti u vrlo kratkom vremenu.

Danas zapravo problem predstavlja (pre)velika količina podatka gdje čak i jednostavnu obradu više nije moguće provesti na standardnim računalima već su potrebne posebne velike radne stanice ili HPC jedinice. Osim što je veća dostupnost količine podataka, ali i načina na koji se oni mogu obrađivati, dobar dio cjelokupnog postupka analize danas je i automatiziran. Postavljanjem gustih mreža kao što su mobilne mreže seizmoloških postaja oko aktivnih rasjednih zona, moguće je automatski precizno locirati i odrediti vrijeme nastanka potresa.

Koliko je internet pomogao u razmjeni informacija s vašim kolegama seizmolozima u svijetu, što se u toj komunikaciji značajno promijenilo ili bi se sad mijenjalo kad ne bismo imali Internet?

- Internet je igrao veliku ulogu glede razmjene podataka s drugim institutima, ali i širom javnošću. Osim seizmograma, prije su se poštom slali i dopisi o opažanjima učinka potresa i nastaloj šteti za što je prije svega trebalo otići na teren i prikupiti sve informacije.

Danas seizmolozi i dalje idu na teren kako bi prikupili makroseizmičke podatke, ali veliki dio podataka dostupan je praktički odmah nakon samog potresa na brojnim aplikacijama u kojima ljudi mogu ispuniti upitnicu, napisati svoje dojmove i priložiti slike.

U slučaju zagrebačkog potresa, CSEM-ova aplikacija LASTQUAKE je bila toliko korištena da im se u nekoliko navrata, nakon što bi uslijedio naknadni potres, server srušio zbog količine podataka i aktivnih korisnika.

Uspostava suradnje s kolegama iz drugih instituta danas je znatno jednostavnija zahvaljujući Internetu. Izravna komunikacija s autorima znanstvenih radova ili programa koji se koriste prilikom analize moguća je putem maila, videopoziva i sl., a ne samo na velikim skupovima ili dogovorenim sastancima uživo kao što je to prije radilo. Primjerice, rad o zagrebačkom potresu napravili smo u suradnji s dr. sc. Irene Molinari s Nacionalnog Instituta za geofiziku i vulkanologiju, iz Italije, u potpunosti preko komunikacije putem maila i videopoziva.

Želite li dopuniti temu ili prijaviti pogrešku u tekstu?
Linker
02. prosinac 2022 14:58