“這是全球首個(ge)億級參數量的地(di)震波大模型，今天正式發(fa)布。”7月28日，由國家超級計算成都中心(xin)、中國地(di)震局地(di)球物(wu)理研(yan)究所與清華大學聯合(he)開發(fa)的“諦(di)聽”地(di)震波大模型正式發(fa)布。

出(chu)席活動的(de)(de)四川省地(di)(di)震局副局長杜斌表(biao)示(shi)，四川作為經濟和能源大(da)省，地(di)(di)質構(gou)造復(fu)雜，是(shi)中國地(di)(di)震活動水平(ping)最(zui)高、強度(du)最(zui)大(da)的(de)(de)地(di)(di)區之一。此次“諦聽”地(di)(di)震波大(da)模型的(de)(de)發布不僅是(shi)地(di)(di)震科學技術的(de)(de)重(zhong)大(da)突破，也是(shi)對(dui)國家(jia)重(zhong)大(da)戰略需(xu)求的(de)(de)積極回應。

諦聽地(di)震波大模型發布現場。

如何練(lian)出聽震(zhen)“神獸”？

“‘諦聽(ting)(ting)’原本是(shi)中國(guo)(guo)神(shen)話傳說中的(de)(de)神(shen)獸，可以通過(guo)聽(ting)(ting)音(yin)來辨(bian)認世(shi)間(jian)萬物。”中國(guo)(guo)地震(zhen)局地球(qiu)物理研究所副所長陳(chen)石說，“我(wo)們研發的(de)(de)‘諦聽(ting)(ting)’，是(shi)一種大型地震(zhen)學數據集以及在此(ci)基礎上訓練的(de)(de)人工智能大模(mo)型。”

發布會(hui)上，陳石如此解釋“諦聽”的來(lai)歷：它(ta)們都是通過“聽”去(qu)認識、分析自然界中的信息。

陳石說，隨著我國地震(zhen)監測(ce)體(ti)系的持續優化升(sheng)級以(yi)及近年(nian)來人(ren)工智能技術(shu)的迅猛(meng)發(fa)展(zhan)，地震(zhen)學研究和防震(zhen)減災工作也進入(ru)了地震(zhen)波(bo)大數(shu)據(ju)時代，“諦聽”地震(zhen)波(bo)大模型應運而生。

那如何(he)訓練(lian)這(zhe)只可以(yi)辨識地震(zhen)的“神獸”？

首先要有數(shu)(shu)量(liang)足(zu)夠的(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)，這就是“諦聽”數(shu)(shu)據(ju)(ju)集。最初，科研團(tuan)隊將2013年至2020年間(jian)的(de)震(zhen)(zhen)相(xiang)觀測(ce)報告和國(guo)家(jia)測(ce)震(zhen)(zhen)臺網(wang)數(shu)(shu)據(ju)(ju)備份中(zhong)心的(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)，經過(guo)清洗和脫敏處理后，建立了1.0版本的(de)“諦聽”數(shu)(shu)據(ju)(ju)集。隨(sui)著數(shu)(shu)據(ju)(ju)規(gui)模的(de)擴大，2023年9月，成都產業集團(tuan)運營的(de)國(guo)家(jia)超算成都中(zhong)心與中(zhong)國(guo)地震(zhen)(zhen)局(ju)地球物理研究(jiu)所達成戰略(lve)合作(zuo)，雙方合作(zuo)共建“地震(zhen)(zhen)大模型創新(xin)應用(yong)聯合實驗(yan)室”，新(xin)一代“諦聽”數(shu)(shu)據(ju)(ju)集正式落戶成都。

數據(ju)集是(shi)大(da)模(mo)(mo)(mo)型訓(xun)練(lian)的(de)(de)基礎，數據(ju)集的(de)(de)規模(mo)(mo)(mo)和質量直(zhi)接決定了模(mo)(mo)(mo)型的(de)(de)訓(xun)練(lian)效果。目(mu)前(qian)(qian)，“諦聽”數據(ju)集不僅是(shi)國(guo)內(nei)首個(ge)，同時也(ye)是(shi)目(mu)前(qian)(qian)國(guo)內(nei)外最(zui)大(da)規模(mo)(mo)(mo)、樣(yang)本類型和標注(zhu)最(zui)為全面的(de)(de)地(di)震學專(zhuan)業(ye)AI訓(xun)練(lian)數據(ju)集之一。

陳(chen)石(shi)介紹，第(di)一(yi)版“諦聽”地震波大(da)模(mo)型基(ji)于2300萬條地震事件(jian)波形(xing)進(jin)行了(le)預(yu)訓練(lian)，而(er)我(wo)國中國地震臺(tai)網每年產(chan)生的(de)(de)(de)標注(zhu)事件(jian)波形(xing)約為50萬條。以此計(ji)算(suan)，剛“出(chu)生”不(bu)久的(de)(de)(de)“諦聽”地震波大(da)模(mo)型已(yi)相當于擁有(you)約40年地震信號識別經驗的(de)(de)(de)“老專(zhuan)家”。

其次，是算法、模(mo)型(xing)的設(she)計和調優。來自(zi)清華(hua)大(da)學自(zi)動化系的助理研(yan)(yan)究員劉暢博士介紹(shao)，作(zuo)為全球范圍內地(di)震波(bo)大(da)模(mo)型(xing)的首(shou)次探(tan)索，需要進行大(da)量基(ji)礎性(xing)研(yan)(yan)究，否則模(mo)型(xing)訓練不(bu)(bu)充分，實際應用效果不(bu)(bu)及預期。

簡單來說，算法(fa)的(de)(de)(de)(de)選擇和(he)設(she)計直接決定(ding)了模(mo)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)學習能力和(he)表(biao)達(da)能力，算法(fa)的(de)(de)(de)(de)優(you)化和(he)改進可以提高模(mo)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能和(he)效果。參(can)數(shu)則是大(da)模(mo)型(xing)(xing)訓(xun)練(lian)的(de)(de)(de)(de)調節器(qi)，可直接影響模(mo)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)準確性(xing)和(he)穩定(ding)性(xing)。在(zai)“諦(di)聽”大(da)模(mo)型(xing)(xing)中(zhong)，參(can)數(shu)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量(liang)非常龐大(da)，也給最優(you)參(can)數(shu)的(de)(de)(de)(de)確認造成極大(da)的(de)(de)(de)(de)挑(tiao)戰。

“人(ren)工智能算(suan)法(fa)的關鍵在于兩個(ge)因素，訓(xun)練(lian)數(shu)據(ju)量(liang)和模(mo)型參數(shu)量(liang)。”陳石用比喻來解釋：訓(xun)練(lian)數(shu)據(ju)量(liang)可以看作是(shi)算(suan)法(fa)的“閱歷”，而參數(shu)量(liang)則是(shi)算(suan)法(fa)的“腦(nao)容(rong)(rong)量(liang)”。要(yao)想有效地記憶和理解海量(liang)的地震數(shu)據(ju)，并(bing)充分挖掘和利用其中的信(xin)息，就(jiu)必須發展與之相匹配的大“腦(nao)容(rong)(rong)量(liang)”的大模(mo)型。

“諦聽(ting)”都能干什么？

據(ju)(ju)悉，目前“諦聽(ting)”地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)大(da)模型已可投入(ru)使(shi)用。陳石談到，“諦聽(ting)”地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)大(da)模型依(yi)托中國地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)臺網的(de)海量(liang)數據(ju)(ju)，通過先(xian)進的(de)人工智能(neng)技術，在測試中發現，可以(yi)顯著提升(sheng)地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)信(xin)號的(de)識別準確率和(he)速度。

因此，從短期看，“諦聽”地(di)震(zhen)(zhen)波大模型可直接應(ying)用(yong)于地(di)震(zhen)(zhen)信(xin)號識別、地(di)震(zhen)(zhen)活動監(jian)測、大地(di)震(zhen)(zhen)快速響應(ying)等(deng)領域，有望減輕(qing)地(di)震(zhen)(zhen)局一線業務人員的工(gong)作壓力(li)。

從長期看，地震(zhen)學(xue)(xue)是一門(men)觀(guan)測(ce)科學(xue)(xue)，重大(da)的(de)突破(po)(po)往往來自對(dui)觀(guan)測(ce)數(shu)據的(de)深刻理解。對(dui)觀(guan)測(ce)的(de)理解越全面(mian)，對(dui)觀(guan)測(ce)的(de)整合能力越強，離地震(zhen)學(xue)(xue)科學(xue)(xue)問(wen)(wen)題的(de)突破(po)(po)就越近。目前，傳統(tong)方法和中小模型(xing)均(jun)無法充分利(li)用百TB、PB級別的(de)地震(zhen)觀(guan)測(ce)數(shu)據，而(er)這些(xie)數(shu)據中蘊含著許多重要(yao)的(de)地震(zhen)學(xue)(xue)科學(xue)(xue)問(wen)(wen)題，只(zhi)有(you)(you)大(da)模型(xing)才能深入挖掘這些(xie)“寶藏”。因此，“諦聽”地震(zhen)波大(da)模型(xing)有(you)(you)望為地震(zhen)科學(xue)(xue)研究(jiu)帶(dai)來重大(da)突破(po)(po)。

從(cong)應用領域看，“諦聽”地震波(bo)大模型的前景也十分令人(ren)期待。

“未來，該(gai)模型(xing)的應用場景還(huan)可用于(yu)礦震監(jian)測、頁巖氣(qi)開采、城市地(di)下空間結構(gou)探測、海(hai)底地(di)震監(jian)測等多個領域。”國家超算(suan)成都中心(xin)常務副主任王建波(bo)說。

以尋(xun)找油(you)氣(qi)為例。目(mu)前全(quan)球95%以上(shang)的油(you)氣(qi)田發現主要是(shi)依靠地震(zhen)勘(kan)探。王建波(bo)說，地震(zhen)波(bo)在不同介質(zhi)中傳播時(shi)，強度、形態等特(te)(te)征都不同，“諦(di)聽(ting)”地震(zhen)波(bo)大模(mo)型通過學習儲存石油(you)區域的波(bo)形特(te)(te)點，就可以推導出地下是(shi)否含有(you)油(you)氣(qi)。

陳石表(biao)示(shi)，第一版“諦聽”地震波(bo)大(da)模(mo)型完(wan)成了從預(yu)訓練到微(wei)調(diao)完(wan)整(zheng)流程的從無到有的探索，初步展(zhan)示(shi)了優(you)于(yu)中小模(mo)型的性能，為后續充分(fen)挖掘和發揮(hui)地震波(bo)大(da)模(mo)型的優(you)勢探索了道路，積(ji)累(lei)了經驗(yan)。

“諦聽”之(zhi)外，超(chao)算還能(neng)做什么？

“發展地(di)震(zhen)(zhen)波大(da)模型(xing)不僅是人工智(zhi)能地(di)震(zhen)(zhen)學領(ling)(ling)域的必然(ran)趨勢，也是該領(ling)(ling)域的科技制高點。”陳石說(shuo)，“在具備了足(zu)夠的數(shu)據和(he)算力(li)基礎后(hou)，我們迅速組織團隊第一(yi)時(shi)間開(kai)展相(xiang)關研究工作(zuo)，力(li)求填補這一(yi)重要空白(bai)，為(wei)地(di)震(zhen)(zhen)科學研究和(he)防(fang)震(zhen)(zhen)減災事(shi)業貢(gong)獻(xian)一(yi)份力(li)量(liang)。”

成都數據集團黨委副(fu)書記、成都超(chao)算中(zhong)心運營管理(li)有限公司董(dong)事長郭黎表(biao)示(shi)，“諦聽”地(di)震波(bo)大模(mo)型的研(yan)發，不(bu)僅(jin)極大地(di)推動了(le)人(ren)工智(zhi)能(neng)算法(fa)在地(di)震學領域的開(kai)發、測(ce)試(shi)和應用，更為地(di)震監測(ce)預報業(ye)務(wu)的智(zhi)能(neng)化發展(zhan)提(ti)供了(le)堅實的技術支撐。

作(zuo)為長(chang)期在超算領域工(gong)作(zuo)的資(zi)深從業者(zhe)，王建波認為，“諦(di)聽”地(di)震學數據集(ji)正式落(luo)戶國家超級計算成(cheng)都中心(xin)地(di)震大模型創新(xin)應用聯(lian)合實(shi)驗室，這是垂直領域專業數據和大規(gui)模算力深度融合、軟硬一體的一次新(xin)嘗試(shi)。

“‘諦聽’地(di)震波(bo)大(da)模型的(de)(de)發(fa)(fa)布對(dui)于突(tu)破(po)中(zhong)(zhong)(zhong)小地(di)震波(bo)模型性能(neng)瓶(ping)頸(jing)，提(ti)高地(di)震大(da)數(shu)據智能(neng)處理能(neng)力(li)和(he)(he)信息挖掘水平(ping)具(ju)有重要意義。”王建波(bo)說(shuo)，國(guo)家超算成都中(zhong)(zhong)(zhong)心強大(da)算力(li)和(he)(he)技術服務能(neng)力(li)，不僅可以滿(man)足中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)地(di)震局地(di)球(qiu)物理研究所等科研單位定制化的(de)(de)軟硬(ying)一體的(de)(de)服務需求，更是為人工(gong)智能(neng)和(he)(he)機器(qi)人等未來(lai)產(chan)業發(fa)(fa)展提(ti)供(gong)了堅(jian)實(shi)的(de)(de)平(ping)臺保障。

目前國(guo)家超(chao)算成(cheng)(cheng)(cheng)都中心(xin)已(yi)在多個領域形成(cheng)(cheng)(cheng)特色算力應(ying)用。其中：在人工(gong)智(zhi)能大(da)模(mo)型(xing)(xing)領域，國(guo)家超(chao)算成(cheng)(cheng)(cheng)都中心(xin)與成(cheng)(cheng)(cheng)都曉多科技(ji)合作，研發(fa)了基于大(da)語(yu)言模(mo)型(xing)(xing)技(ji)術開發(fa)的垂類(lei)電(dian)商客服行業的大(da)型(xing)(xing)語(yu)言模(mo)型(xing)(xing)，可為電(dian)商企業提供(gong)智(zhi)能化(hua)的服務和營銷一體化(hua)解決方案。今年5月，該模(mo)型(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)功通過(guo)國(guo)家生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)式(shi)人工(gong)智(zhi)能服務備案。

國家超算(suan)成(cheng)都中心。

在(zai)防災減災領域，中國科學院成都(dou)山(shan)地災害(hai)與(yu)(yu)環境(jing)研究(jiu)所就聯(lian)合(he)國家超算成都(dou)中心，開展了“氣(qi)候變化條(tiao)件下山(shan)地致(zhi)災風險(xian)綠色調控關鍵技術與(yu)(yu)示(shi)范”項目研究(jiu)，搭(da)建(jian)山(shan)地災害(hai)風險(xian)模擬(ni)與(yu)(yu)險(xian)情預報(bao)平(ping)臺，突破精(jing)細化、精(jing)準化災害(hai)預警預報(bao)瓶(ping)頸。此外，國家超算成都(dou)中心還與(yu)(yu)四川氣(qi)象部門合(he)作(zuo)，提供(gong)精(jing)準氣(qi)象預報(bao)服務。

“國(guo)家超(chao)算成都中心還將不斷加(jia)速人工智能技術在防災(zai)減(jian)災(zai)、城市治理等領域的應用(yong)與發展，充分發揮我們作(zuo)為(wei)大國(guo)重器的戰略支撐作(zuo)用(yong)。”王建波(bo)說。

國(guo)家超算成都中心供(gong)圖(tu)

視頻：四川新聞聯播

來源：川觀新聞