Jak souvisí mobilní telefon a zemětřesení?

V internetové verzi časopisu Science vyšel letos v dubnu článek pojednávající o výzkumu, který provedla skupina vědců z US Geological Survey, NASA a dvou amerických univerzit. Jejich cílem bylo zjistit možnosti využití nejmodernějších komunikačních technologií pro systém včasného varování obyvatelstva před hrozícím zemětřesením a jím případně způsobenými vlnami cunami.

Mobilní telefony s připojením na internet (smartphony) jsou totiž pomocí zabudovaných senzorů schopny zachytit zemské otřesy dříve, než je může rozeznat člověk. V případě zapojení většího množství telefonů, by pak jednotlivé přístroje mohly tvořit jakousi plovoucí síť jednotlivých senzorů, schopných vyhodnotit hrozbu blížícího se zemětřesení a zároveň varovat obyvatelstvo. V budoucnu by bylo také možné zapojit do této sítě další technologie vybavené nějakým gyroskopickým zařízením. V praxi jsou již tyto senzory běžně používány snad všemi výrobci smartphonů a tabletů. Dnes mají za úkol rozpoznat polohu zařízení, což se využívá například při automatické rotaci displeje těchto zařízení, nejčastěji je ale tato schopnost smartphonů a tabletů využívána pro zábavní účely. Senzory vyhodnocující polohu zařízení v mnoha případech umožňují ovládání her nebo jiných zábavných aplikací.

Co je to ten crowdsourcing?

Systém funguje na principu crowdsourcingu. Ten probíhá tak, že vědci sbírají, vyhodnocují a zpracovávají data od velkého počtu uživatelů. V tomto případě jsou data zpracována v jednom centrálním počítači. Častěji je ale tento princip využíván v oblastech, kdy kapacity vědeckých počítačů nestačí a vědci si pak přivolají na pomoc obyvatelstvo celé planety, aby jim pomohlo při složitých výpočtech, které by jeden počítač nezvládl. Díky zapojení jednotlivých počítačů do sítě je pak možné jednotlivé části výpočtu provádět na periferních počítačích. Propojená kapacita několika tisíc nebo i více počítačů je tak obrovská, že umožňuje zásadním způsobem urychlit složité matematické výpočty – například při zkoumání vesmíru nebo simulaci chování složitých chemických kyselin a v dalších případech.

Uživatelé těchto systémů si často ani neuvědomují, že přispívají k řešení složitých vědeckých problémů. Nezřídka jsou totiž tyto techniky spojeny s běžným užíváním počítače nebo internetu. Příkladem takového využití může být třeba systém reCAPTCHA, který se používá na internetu vcelku běžně pro rozlišení počítačů a lidí. Ve skutečnosti se vlastně jedná o crowdsourcingový projekt, který pomáhá při digitalizaci tištěných knih, novin a časopisů. V některých případech se totiž stává, že počítač není schopen při skenování těchto materiálů určité slovo nebo slovní spojení „přečíst“ a pak musí nastoupit člověk, aby mu pomohl. Naskenovaný, pro počítač nerozluštitelný text, je předložen uživatelům internetu, kteří jej místo počítače „přečtou“ a zadají ho do systému pomocí klávesnice. Tato slova se objevují v některých případech, třeba při registraci na některé stránky, kdy je nutné ověřit, že se na ně přihlašuje skutečně člověk a ne nějaký robot.

Crowdsourcing je také velice často spojen s aktivitami, které lidé na internetu provozují dobrovolně, rádi a tráví s nimi velké množství času. Tváří se prostě jako nevinná hra, která je ale schopna posbírat informace od milionu uživatelů po celém světě a pomoci tak při provádění složitých matematických operacích, na které by menší množství počítačů nestačilo. Příkladem takového projektu je například hra na stránkách fold.it. Hráči, kteří se do ní zapojí, ve skutečnosti modelují pomocí jednoduchého intuitivního ovládání složité bílkoviny. Za svou snahu jsou odměňováni, nebo trestáni, získávají určitý počet bodů. Mohou své snažení porovnat s ostatními uživateli nebo sdílet svoje výsledky na sociálních sítích a pochlubit se přátelům. Tyto prvky gamifikace, jsou pro crowdsourcingové projekty vcelku typické.

Příklad reCAPTHCA

fold.it

Včasné varování

Vědci systém včasného varování před zemětřesením otestovali nasimulováním zemětřesení o síle 7 stupňů Richterovy stupnice a zjistili, že s překvapivě malým množstvím telefonů jsou schopni včas odhalit blížící se katastrofu a co víc, především včas varovat obyvatelstvo před blížícím se nebezpečím. Zásadní výhodou systému je totiž také to, že jednotlivé přístroje neslouží jen jako senzory zaznamenávající vzdálené otřesy půdy, ale zároveň lze jejich prostřednictvím, formou SMS nebo telefonního hovoru, varovat obyvatele, kteří tak mohou s velkým časovým předstihem zareagovat na situaci a uchýlit se do bezpečí. Překvapením bylo především to, že je k tomu potřeba relativně malý počet zařízení poskytujících data. V tomto případě vědci pracovali s údaji z 5000 smartphonů, co činilo pouhý zlomek mobilních telefonů ve sledované hustě osídlené oblasti. Ukázalo se, že: „Rychlost šíření elektronického varování je větší, než rychlost šíření zemských otřesů.“

Ačkoli výsledky testu dopadly vcelku uspokojivě, uvedení nějakého celosvětově fungujícího systému včasného varování před zemětřesením do praxe nás nejspíše v dohledné době zatím nečeká. Vědci sami přiznávají, že: „Data získaná pomocí crowdsourcingu jsou méně přesná, ale například v případě velkých zemětřesení, která způsobují masivní pohyby zemských desek, je z nich možné vyčíst dostatek údajů pro detekci zemětřesení a umožnit tak včasné varování.“

Velkou nevýhodou systému je ovšem zatím jeho „(ne)citlivost“. Spolehlivě je totiž schopen poskytnout včasné varování pouze v případě opravdu velkých zemětřesení, nejméně o stupni 7 Richterovy škály. Ačkoli slabší zemětřesení jsou také velice zničující a dokážou napáchat velké škody a způsobit obrovské ztráty na lidských životech. Další jeho nevýhodou, která ale platí také pro současné systémy včasného varování je, že není příliš spolehlivý v chudších oblastech, kde je vybavenost obyvatelstva smartphony a tablety velmi malá ve srovnání s vyspělými západními zeměmi.

Jedná se však o první krok k vytvoření systému, který by v budoucnu mohl zabránit velkým materiálním škodám a ochránit životy lidí.