发生地震时，人工智能可以怎样救你一命？

公众号新闻

2023-02-09 00:02

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生在当世，程序员是一个激动人心的职业。

不需要有个好爹。敲敲键盘，就可能引发翻天覆地的巨变。

我做程序员快二十年了。加上大学和读研，有三十多年以写代码为主业。

未尝罢倦。

在天朝，按35岁以上程序员一律清退的规矩，我早该被淘汰了。之所以还坚持在生产第一线，一来是我在美国，年龄歧视是大忌，老板不好意思赶我走。二来我没有其它谋生技能，自己也不打算走。

除了生计这样冠冕堂皇的缘由，还有一个不便告人的小心思：那就是我想为人类造福。

我只是巨大机器上的一颗螺丝钉。但是，千千万万颗这样的码工螺丝钉合在一起，撬动了地球，改变了亿万人的生活。

长远地看，科技进步对人类社会带来的利远大于弊。比如，要是没有新冠疫苗，这场疫情对人类的伤害不知还要大多少倍。

今天我要讲一个谷歌程序员造福人类的故事。

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上小学的时候，我从课本上读到，中国汉代有一个科学家叫张衡，发明了一种叫地动仪的神器。他造了八条假龙，分别朝着东南西北和东南、西南、西北、东北八个方向，每条龙嘴里含一颗珠子，下方各有一只蛤蟆张大嘴接着。据课文说，只要某条龙嘴里的珠子掉到下面蛤蟆的嘴里，咣当一响，张衡就可以虎躯一震，说这个方向地震啦！

后人复制的张衡款地动仪

后来我才知道，地动仪好像不靠谱，至少我们到今天还没能复刻出一个能用的款式。要是真的好用，中国地震局没理由不让神州大地遍地都是蛤蟆张嘴。

不过，地震并不是真的完全无法预测，只不过是预测的提前量非常小，无法做到中长期的预测。

这些年通信技术大发展，手机普及，哪怕我们能够提前几秒十几秒预测到地震，警告大家，仍然可以拯救不少生命。

研究表明，如果能在关键的几秒钟内采取合理的避险措施，可以防止 50% 以上的地震伤害。

而安卓手机就能预报地震。

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我们先来了解一些地震的科学原理。

每次地震的时候，巨大的能量会以地震波的形式从震中向周围传播。

中学物理都学过，根据振动的方向和传播方向之间的关系，可以把波动分为横波和纵波。

比如说，两个人隔十米站好，把一根跳绳儿拉紧绷直。然后其中一个人的手上下一抖，你就会看见一个波峰沿着绳子向另一个人手里传过去。

因为振动的方向跟传播的方向垂直，是横过来的，我们就把这叫一个横波。

除此之外，波动的方向还可以跟传播方向平行。比如说我们用一个弹簧秤下面吊了一斤比特币或者是狗狗币（我也就是打个比方，所以您也别跟我掰哧比特币不论斤）。我们把这个比特币快速地往下一拉然后松手，你就会看见一个疏密相间的波形顺着弹簧的底部向顶部移去。这个就是纵波。

在地震当中，横波又叫 S 波，纵波又叫 P 波。它们的破坏力是不一样的。

S 波和 P 波

大家猜一猜，它们俩哪个厉害呢？

如果你回答“横波”，恭喜你，你答对了！

横波可以造成地球表面大规模的位移，翻江倒海，引起建筑物倒塌，地面塌陷，破坏力巨大。

纵波的破坏力小得多，因为它造成的位移程度有限。

S 波虽然破坏力大，幸运的是，它比 P 波跑得慢。

想象一下芙蓉姐姐和彭于晏赛跑。

科学家发现，纵波的传播速度大概比横波快70%。这样，横波和纵波同时从震中出发，它们的前沿之间的距离会逐渐拉大。距离震中越远，横波和纵波到达的时间差越大。

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根据专家多年的研究，地震来了正确做法是“矮大紧”三连（英文叫drop, cover, hold on）：

第一步，先蹲下变矮。天塌下来有高个子顶着。

第二步，那里有个大桌子！快钻到下面（不是旁边）。桌子可以保护自己不被砸伤。

第三步，抓紧桌子腿，保持稳定。震动的时候，桌子走我也走，桌子可以护我头。

我居住的美国华盛顿州是地震多发带。这里的大学很重视防震知识的教育。

比如，华盛顿大学给学生的建议是：按主流科学界推荐的“矮大紧”方法来，不要被网上那些不正确的知识误导。具体地说：

在震动还没停止的时候，不要试图跑动。

地震时，建筑物的外墙附近是最危险的：窗户、外墙和建筑附属结构在地震时最容易剥落。如果你在室内，就待在室内。如果你在室外，就待在室外。这时候跑动，很容易被地震波击倒或者被物体砸中。

“生命三角”不靠谱。“生命三角”相当不靠谱。“生命三角”真的完全不靠谱。（重要的事多说几遍。）

前些年有个加拿大人道格·库普，自称“美国国际救援队”队长。这个加拿大户口的美国队长自创了一套“生命三角”理论，说全世界大多数地震救援机构认可的“矮大紧”避险方式是错的。

据他说，在大地震来临时，大家应该躲进由坚硬物品和坍塌物产生的三角形保护空间（生命三角），避免因建筑主体结构如一张大饼般平塌造成伤亡。他建议：不要躲在桌子底下。

生命三角 - 这个是错的！

如同大多数民科一样，这个三角理论经不起推敲。它的前提“房屋坍塌以天降大饼式为主”是不成立的。真正的专家警告：如果照库普的三角搞法，会造成更大的伤亡。

比如，你蹲进冰箱和附近地板形成的三角区域就更安全了吗？Naive。谁保证天上掉下来的一定是一张大饼，一头搭在冰箱上一头搭在地板上？无遮无拦，高处坠物不砸你砸谁？关键时刻，还是有一张结实的饭桌靠谱。

三角理论还说，如果地震时在车上，赶快出来在车边上躺平，以免被砸死在车里。

这个更是害人：绝大多数时候车子不是正好处在桥下，不会有被大块桥面砸中的危险。相反躺在地上很可能被因地震飘移的车压死，或者被其它司机直接碾死。

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那么安卓手机预报地震到底是怎么做到的呢？

有两套机制。

第一套，是谷歌跟美国地质调查局 (USGS) 和加州州长紧急服务办公室 (Cal OES) 合作，把 ShakeAlert ®提供的地震警报直接发送到美国加州的安卓设备。类似的还有同样位于美国西岸的华盛顿州和俄勒冈州。

ShakeAlert 系统由美国地震学家开发，使用来自 USGS、Cal OES、加州大学伯克利分校和加州理工学院在全州安装的 700 多个地震仪的信号，可以在地震波抵达前几秒钟发出警告，让用户有时间搞搞矮大紧。

基于 ShakeAlert 的安卓地震预警

但是 ShakeAlert 这样的系统需要大量部署地震仪地面网络，成本高昂，在世界许多地方并不现实。

这时候就得靠第二套预警机制了。

每台智能手机都有一个小小的加速度传感器，可以感知手机运动速度的变化。这个传感器通常会用在人机交互（比如说游戏和微信摇一摇）当中。

谷歌工程师想：能不能用这个传感器来监测地震波呢？

经过试验，是可以的！

我们前面讲过，地震来的时候，破坏力小的纵波（P 波）跑得快。如果我们发现 P 波来了，赶紧行动，就有可能在 S 波来之前做好准备。

不过，人类对 P 波是不敏感的。即使它传到你身边，你也可能完全意识不到大难即将临头。

有趣的是，狗狗对 P 波的感知要比人敏锐得多。所以有的狗会在地震发生前几秒出现焦躁不安等反常行为。

工程师发现，手机传感器完全可以感受到地震时的 P 波，于是开发了一套基于手机的地震预警系统。

如果一台安卓手机检测到疑似地震的信号，就会向谷歌的地震监测服务器发送消息，报告发生震动的粗略位置。

谷歌服务器再综合来自多部手机的信息，依靠人工智能判断是否真的发生了地震，以及震中的大体位置和震级，然后通过安卓手机向用户报警。

我们本质上是在以电话信号传播的速度（大致是光速）和地震 S 波的速度赛跑。

还好，光速要快得多。

用户收到预警，赶紧“矮大紧”保命

每一台安卓手机都是一台迷你地震仪。二十多亿台安卓手机一起，组成了世界上最大的地震监测网络。

用技术拯救成千上万的生命，程序员的成就感可以爆棚了。

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如何激活地震预警功能？

首先你得有一台支持 Google Play 服务的安卓手机。苹果是不行的。鸿蒙虽然兼容安卓应用，但是因为 Google Play 不支持，应该也是不行的。

出于众所周知的原因，Google Play 在中国处于被屏蔽的状态。所以很遗憾地告诉大家，中国用户现阶段无法直接用到安卓地震预警。

其次，谷歌必须在你的国家或地区开通了这项服务。

如果你符合上面两个条件，恭喜：这个服务是自动生效的。

要是你不放心，可以在手机上打开系统设置，选地点（Location），高级设置（Advanced），就可以激活地震预警（Earthquake Alerts）了。

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对程序员来说，这是最好的时代。风起云涌的新技术正在推动我们的生活品质飞速提升。

安卓地震预警，只是人工智能技术落地的一个例子。类似的激动人心的例子正在次第涌现。

比如最近很火的ChatGPT。

未来已来，我们拭目以待。

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本文写作参考资料：

生命三角维基百科：https://zh.wikipedia.org/wiki/生命三角
P 波和 S 波：https://byjus.com/physics/p-wave/
地震监测预警（谷歌博客）：https://blog.google/products/android/earthquake-detection-and-alerts/
美国之外的地震监测预警（谷歌博客）：https://blog.google/products/android/introducing-android-earthquake-alerts-outside-us/
安卓地震预警系统工作原理：https://www.itechpost.com/articles/106466/20210725/android-earthquake-alert-system-googles-accelerometer-detects-tremors.htm