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Open-Source-Projekt

Erdbeben frühzeitig erkennen

19. August 2020, 13:34 Uhr   |  Tobias Schlichtmeier

Erdbeben frühzeitig erkennen
© Andrey VP | shutterstock.com

Mit einem Seismographen können Erdbeben aufgezeichnet werden.

Immer wieder erschüttern Erdbeben verschiedene Regionen der Erde. Mit oft fatalen Auswirkungen auf Mensch und Natur. Helfen könnte ein Frühwarnsystem, das auf offenem Quellcode basiert.

An einem solchen System arbeitet seit längerem das Unternehmen Grillo. In seinem OpenEEW-Projekt will es zusammen mit IBM und weiteren Partnern ein Erdbebenfrühwarnsystem (EEWs – Earthquake Early Warning system) umsetzen. Ab sofort unterstützt ebenso die Linux Foundation – eine gemeinnützige Organisation, die Open-Source-Projekte vorantreibt – das Projekt und will so zur Standardisierung und finalen Bereitstellung des Systems beitragen. So wollen die Partner die Erdbebenvorsorge auf der ganzen Welt verbessern.

Das Projekt umfasst die Kernkomponenten des Grillo-EEW-Systems. Sie bestehen aus integrierten Fähigkeiten zum Erfassen, Erkennen und Analysieren von Erdbeben sowie zum Alarmieren der Bevölkerung. Ursprünglich entwickelte Grillo OpenEEW mit Unterstützung von IBM, USAID, der Clinton Foundation und Arrow Electronics.

Hohe Kosten für Frühwarnsysteme

Erdbeben haben in Entwicklungsländern oft schwerwiegende Folgen, was zum Teil auf Bau- und Infrastrukturprobleme zurückzuführen ist. Rechtzeitige Warnungen können dazu beitragen, Leben in Städten und Gemeinden zu retten, die von Erdbeben bedroht sind. Aktuell bieten EEW-Systeme bereits öffentliche Warnungen in Ländern wie Mexiko, Japan, Südkorea und Taiwan. Jedoch leben beinahe drei Mrd. Menschen weltweit ohne einen Zugang zu einem landesweiten Frühwarnsystem, denn die Kosten sind hoch: Über eine Mrd. US-Dollar kostet ein EEW-System. OpenEEW will dazu beitragen, die Kosten von EEW-Systemen zu senken und ihre weltweite Einführung zu beschleunigen.
Das OpenEEW-Projekt umfasst mehrere IoT-Kernkomponenten:

  • Sensor-Hardware und -Firmware, die Bodenbewegungen schnell erkennen und übertragen können.
  • Echtzeit-Erkennungssysteme, die auf verschiedenen Plattformen von einem Kubernetes-Cluster bis zu einem Raspberry Pi einsetzbar sind.
  • Anwendungen, die es den Nutzern ermöglichen, Warnmeldungen über Geräte, Wearables oder mobile Anwendungen so schnell wie möglich zu erhalten.

Die Open-Source-Gemeinschaft will die bestehende Erdbebenfrühwarntechnik verbessern, indem sie drei integrierte Funktionen von OpenEEW anpasst: die Sensortechnik, das Erkennen von Erdbeben und das Senden von Warnmeldungen.

Erdbebensensoren im Praxistest

»Seit Jahren verfolgen wir die Entwicklung, dass EEWs aufgrund der Infrastruktur-Kosten und schwierigen Algorithmen lediglich mit einer staatlichen Finanzierung möglich sind. Wir erwarten, dass OpenEEW die Barrieren abbaut und auf eine Zukunft hinarbeitet, in der sich alle, die in seismisch aktiven Gebieten leben, sicher fühlen können«, kommentiert Andres Meira, Gründer von Grillo, die derzeitigen Fortschritte.

IBM führt mit sechs Erdbebensensoren von Grillo Tests in Puerto Rico durch, wobei Grillos Tools mit einem neuen Node-RED-Dashboard zum Anzeigen der Messwerte ergänzt werden. IBM erweitert außerdem seine Docker-Software-Version der Erkennungskomponente, die für Kubernetes und Red Hat OpenShift in der IBM Cloud bereitgestellt wird.

Seit 2017 haben Grillo-Sensoren in Mexiko, Chile, Puerto Rico und Costa Rica mehr als 1 TB an Daten generiert, darunter Informationen von großen Erdbeben der Stärke sechs und sieben. Forscher der Harvard University und der University of Oregon arbeiten bereits mit den gesammelten Daten. Mit den Daten wollen die Forscher neue maschinell lernende Erdbebencharakterisierungs- und -detektionsmethoden bereitstellen.

Frühwarnsysteme für abgelegene Regionen

Wichtig ist es laut den Forschern, ein Verständnis für den Boden zu bekommen, auf dem Mexiko-Stadt gebaut ist. Mit Unterstützung der Forscher arbeitet Grillo daran, ein dichtes Netz von Sensoren in ganz Mexiko-Stadt zu installieren und das seismische Verhalten und die lokale Seismizität unter dem alten Seebecken zu analysieren. Außerdem soll das Entwickeln von Open-Source-Software für die nächste Generation der Seismologie in der Cloud vorangetrieben werden.

Primäres Ziel des Projekts ist es jedoch, so viele Menschen wie möglich – Maker, Datenwissenschaftler, Unternehmer, Seismologen – zu ermutigen, EEWs an Orten wie Nepal, Neuseeland, Ecuador und anderen seismischen Regionen aufzubauen. Alle können zu OpenEEW beitragen, indem sie das Design der Sensor-Hardware vorantreiben, das Erkennen und Charakterisieren von Erdbeben mithilfe des maschinellen Lernens verbessern und neue Methoden zum Übermitteln von Warnmeldungen an Bürger entwickeln.

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