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          新万博体育
          2019年9月3日

          气候变化正在导致更多的山体滑坡,机器学习可以帮助预测哪里

          由劳伦prastien

          劳伦prastien
          • 信息系统与公共政策学院亨氏

          克里斯托夫Mertz来说,新万博体育的主要项目科学家 机器人研究所,开始服用俯瞰着他的智能手机匹兹堡西区山的照片。

          “每一天,数月,我正在收集这些山坡上的图像,”莫茨说。 “我想看看我是否可以使用这些图片的方式来预测未来的滑坡。”

          滑坡自然现象,但是很多的,可以增加他们的似然性的条件由人类活动引起的,如导向表面径流的区域或改变天然斜坡用于建筑物和道路的建造。增加有关气候变化的降雨率相结合,在美国的滑坡已经变得越来越普遍,更严重。美国地质调查局估计,死亡人数,每年50至25是由于山体滑坡,以及在2十亿$和$ 32十亿每年造成的损失财产损失。这些条件恶化,这些数字预计将增加。

          对默茨,匹兹堡是对这项工作的首要位置。在2018年,Allegheny县经历滑坡数量空前,导致损害到至少131点的属性。到今年年底,penndot估计成本解决所有县的山体滑坡造成的受害的是约4000万$。这不仅数量上看艰巨,似乎完全无法预料。去年,美国匹兹堡市超过其分配$ 1百万每年的滑坡整治预算在短短几个月的时间。但是,根据卡伦Lightman博士,执行董事 metro21:智能城市学院2018是不是一个局外人 - 它是新的常态。

          “问题是,许多地区正变得潮湿,”莱特曼说。 “这个问题只会随着时间的推移变得更糟。”

          匹兹堡是不是感觉这些效果的唯一城市。采取大苏尔的情况。在2017年5月,山体滑坡掩埋加州景区公路1四分之一英里长下600万吨的污垢。虽然没有人受伤,滑坡切断只有北线到大苏尔。刚刚阵亡将士纪念日周末之前发生的事情,滑坡对当地经济产生显著的影响。

          四个月后,运输的加利福尼亚部门宣布了一项计划,以建立在滑坡的替代道路。之后$ 54万美元和14个月的建设,重建道路,高速公路1的不同部分是由另一滑坡三月关闭。

          默茨并不陌生,寻找创新的方法来预测基础腐烂。除了他在大学机器人研究所的作用,默茨是的联合创始人 roadbotics,他在那里使用智能手机的图像的深度学习分析,找出发展中的坑洞,并实时其他道路基础设施的问题。世界各地的100多个国家的政府现在使用roadbotics'路面评估体系。

          考虑到他与roadbotics所做的工作,默茨想知道,如果他不能使用相同的深度学习的方法来检测即将发生的山体滑坡的迹象,就像在路上快速发展的裂纹,变形护栏,道路上的碎片,变形山坡上或倾斜的树木。

          山体滑坡的解剖

          默茨很早就学会了从坑洼滑坡开关不是简单的水平对垂直的事。

          滑坡具有各种各样的原因,并通过扩展,各种各样的促成因素。由红粘土的山坡坍塌不同于一个由页岩。周围的树叶斜塔可作为有效的指标,因为山坡本身的进展,如能在附近的挡土墙的凸起。并且不是所有的裂缝和变形是相等的:在土壤中的裂纹的位置可以从根本上改变以后的地质事件的影响。

          此外,有迹象表明山坡本身的图片无法有效地捕捉因素。在道路基础设施的裂缝可能是迎面而来的山体滑坡的指标,以及堵塞暴漏的水改道到附近的山上。

          为了寻找模式和预测结果,深学习算法需要大量的现有数据。没有看到成千上万的交点的照片,深度学习将无法帮助一个自主车辆区分屈服迹象停止的迹象。没有语言数据,它不能帮助谷歌翻译瞬间确定一个通道是在西班牙和意大利没有。推而广之,以了解该地区的山体滑坡背后的趋势和模式,深度学习需要历史和地质资料的显著量。

          因此,为了培养他的模型,并得到了压倒性的解剖结构的更全面的画面,莫茨需要到外面去他的纪律。

          “这是一个非常复杂的事情,”莫茨说。 “你需要的是在这里,在卡内基 - 梅隆大学的那种跨学科合作 - 不仅在计算机科学和机器学习,但在地质学专家专家介绍,在基础设施,供水和污水处理 - 走到一起,解决这个问题。”

          在阿勒格尼县合作,默茨在分析潜在滑坡的五个地点,以评估他的系统的可行性。

          最终,Mertz的项目不仅是能够预测和防止山体滑坡。他还打算利用这项工作更公平地引导必要的基础设施的变化,以支持这种预测和预防的。

          “我不知道,滑坡预防甚至是三年前在白话,”莱特曼说。 “但现在,我更多的时候在绕基础设施未来投资的谈话听。”

          在其最近的基础设施成绩单,土木工程师的美国社会给了美国基础设施的整体d +级。特别是,几个那名中央滑坡形成基础设施元素,诸如道路,堤坝和废水的,也获得了d-范围等级。

          然而,以解决基础设施这些空白有时不平等社区和基础设施的许多决定中分配所需要的资源往往去优先级化与边缘化人口领域的需求。

          “根据我们的模型,有山体滑坡,可以帮助告知政策和预算分配的指标很多,”莫茨说。 “有时候,这些决定都是由偏见的影响。但通过提供基础设施衰败的客观再现,我们希望支持一个更公平的方式分配这些资源。”

          卡耐基梅隆大学,是致力于教育,授权和它的社区对准世界各地的解决 可持续发展目标,另外,作为总体目标已知的,其目的是创造一个更加和平,公正和繁荣具有包容性的社会星球。认识到关键的大学正在发行的捐款通过教育,研究和实践,CMU公开承诺开展的自愿大学的总体目标进行审查。 17个总体目标涵盖范围广泛的问题,包括对待减少暴力,极端贫困的结局,促进教育公平,战斗不平等和不公正,促进经济增长和体面的工作,到2030年,防止气候变化的不利影响。

          演示故事前茬CMU的走向敷脸工作 13和15的总体目标.

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