Yapay Zekâ ile Depremleri Önceden Bilmek Mümkün mü?

Geçenlerde beni bir televizyon kanalından aradılar. Depremi önceden bilen ve yapay zekâ yöntemine dayanan bir bilimsel çalışmanın ABD’de yayınlandığını belirterek, bu konuda bilgi almak için çevrimiçi olarak canlı yayına davet ettiler. Ancak internet üzerinden kullandığım bir uygulamayı çalıştıramadım ve epey bir uğraştan sonra yayına katılmam sağlanamadı. Anlaşılan bilgisayarımda yapay zekâ yetmezliği var. Ama bu konuda topluma bazı bilgileri aktarmam gerektiğine inanan bir deprembilimci olarak burada yazmaya karar verdim.

İngilizce’de “Artificial Intelligence” olarak tanımlanan ve kısa adı AI olan (Türkçe’de kısaca “YZ” olarak kullanılan) yöntem, birçok konuyla ilgili gündeme geliyor ve çeşitli mecralarda yoğun bilgi alışverişi sürüyor. Makine öğrenmesi, derin öğrenme, doğal dil işleme (NLP) ve bilgisayarla görme, yaygın olarak kullanılan YZ teknikleri.

Yapay Zekâ Nedir ve Hangi Alanlarda Kullanılır?

Yapay zekâ; algılayan, akılda tutan ve duruma göre uyum sağlayan bir bilgisayar programıdır. Makine öğrenimi, yeni veri elde edildiğinde daha iyi sonuçlar üretmeye odaklanan algoritmalardır. Derin öğrenme ise çok katmanlı sinir ağlarının büyük miktarda veriden oluştuğu makine öğrenmesi alt kümesi olarak tanımlanmaktadır (1).

Derin öğrenme, makine öğrenimi ve yapay zekâ yöntemlerinin, depremi önceden bilme amacına yönelik uygulamalar dâhil aklınıza gelebilecek birçok konuda kullanılmaya başladığı günler yaşıyoruz. Geçenlerde yeni bir telefon reklamı gördüm. Kullanıma sunulan cep telefonu AI destekli. Telefonla kendi dilinizde, bir başka dili konuşan yabancı kişiyle sohbet edebiliyorsunuz. Sürücüsüz araçlar, insansı robotların çalışma hayatına girmesi ve üretime başlaması gibi, önümüzdeki yıllarda çok daha farklı alanda YZ tekniklerinin uygulandığına tanık olacağız. Yaşamımıza konfor sağlayacağını düşündüğümüz çözümler sunulurken; her türlü sanayi dalında, robotik ürünlerde, eğitimde, haberleşmede, trafikte, alışverişte ve hatta politikada çok sayıda uygulamayı göreceğimiz günler yakın.

Bizim nesil bunun başlangıcını yaşıyor. Yeni nesil ise yapay zekâ ürünlerinin hızla hayatlarının birçok alanına girdiği günleri görecek. Tabii bu arada, önümüzdeki yüzyılda nasıl bir dünya ve yaşam biçimi ile karşılaşacağız konusunu da düşünmek gerekli. Dileğimiz, teknolojinin iyiliklere hizmet etmesidir. İyi şeyler düşünelim ki, iyi şeyler olsun. Ne diyelim?

Erken Uyarı Sistemi ile Depremi Önceden Bilmek Arasındaki Fark

Gelelim depremi önceden bildiği belirtilen ve basına yansıyan yapay zekâ araştırmasına. ABD Georgia Üniversitesi, Bilgi Teknolojisi (IT) bölümü araştırmacısı Cemil Emre Yavaş’ın birinci yazar olduğu dört kişilik bir ekibin Los Angeles şehri için yaptığı yeni bir araştırmanın (2) ilgi çeken sonuçlarına değineceğim.

Yapay zekâ teknikleri konusunda fazla bilgi verecek bir meslek erbabı değilim. Bu konuya ilgi duyuyorum (3), hatta bu konuda bir YZ grubu ile temasım da oldu (4) ama haddimi aşmayayım. Yerbilimlerinin dalları olan jeofizik (yerfiziği) ve deprembilim (sismoloji) benim uzmanlık alanım. Deprem gündeme gelince, çok kimse, “şu depremi önceden bilsek de deprem olmadan önce evden kaçıp kurtulsak” diye düşünüyor. Ayrıca, “depremi önceden bilme (prediction)” ile “erken uyarı (early warning)” birbirine karıştırılan iki ayrı olgu. Erken uyarı, bir deprem oluştuktan sonra, en kısa sürede, deprem dalgaları insanlara ulaşmadan önce bildirmektir. Depremi önceden bilmek ise, insanları deprem olmadan önce uyarmaktır.

Depremi önceden bilmek konusunda çok sayıda araştırma var ama o noktaya varamadık. Erken uyarı ise depremlerin yakın olduğu yerleşimler için çok etkin değil. Depremi önceden bilmek demek; depremin yerini, büyüklüğünü, zamanını (gün ve saat) kesine yakın saptamak oluyor. Ancak, bu düzeyde bir önceden bilmeye dair bir deprembilim yöntemi hâlen yok. Neleri biliyoruz? Depremin en tehlikeli olduğu alanları, diri fayların yerlerini, yüzlerce yıl öncesi yaşanan deprem olaylarını, içerisinde yaşadığımız yapıların ve onun altındaki zeminin durumunu, depremlerden sonra şehirlerin ne duruma geldiğini, neleri kaybettiklerimizi ve benzeri şeyleri biliyoruz. Aslında, deprem sırasında bulunduğumuz mekânın yıkılmayacağını bilsek ve emin olsak, sarsılırız ve korkarız ama yıkılmayız, hayatları kaybetmeyiz. Ancak her büyük depremde, büyüyen şehirlerde kayıplarımızın daha da arttığını görüyoruz.

Deprem kayıplarını azaltma konusunda istenen başarıya ulaşamadığımız için “depremi önceden bilme” arayışı giderek artıyor. Kaliforniya eyaleti de büyük diri fayların hareket edip, sürekli deprem ürettiği bir yer. Tarihinde önemli deprem kayıpları vermiş ve giderek büyüyen şehirleri var. Büyüyen şehirler depreme hazır ve dayanıklı değilse kayıplar da artar. O nedenle YZ teknikleri, halkın bu ihtiyacına çözüm bulmak için uğraşıyor şimdilerde. Araştırmacılar, basına yansıyan araştırmalarına ait makalenin özetinde şunu yazmışlar:

“Öne çıkan başarımız, Random Forest (5) makine öğrenmesi modeliyle birlikte uygulandığında, önümüzdeki 30 gün içindeki en büyük deprem düzeyini önceden bilmede yüksek doğruluk sağlayan bir yöntem oluşturmamızdır”.

Depremi Önceden Bilmek İçin Yapay Zekâ Ne Yapar?

Yapay zekâ algoritmasında öğrenen makineye, araştırma yaptığınız alanda bildiğiniz ve bulduğunuz bütün bilgileri yüklersiniz. Deprem için bütün jeofizik, sismolojik, jeolojik, jeoteknik, jeodezik, jeomorfolojik, coğrafik bilgilerini yapay zekâ algoritmasına tanıtırsınız. Ayrıca bilgisayarınıza (makine) bölgenin mevcut deprem oluş tarihlerini, büyüklüklerini, derinliklerini, artçı ve öncü deprem bilgilerini, yeraltı ve üstü dağılım örüntülerini, daha önce yapılmış deprem istatistiklerini vb. öğretirsiniz. Yapay zekâ algoritması ne kadar çok öğrenirse, bütün olgular ve olaylar arasındaki ilişkileri kurmada o kadar başarılı olur. Her yeni veri üretildiğinde, bu verileri de öğretmeniz gerekir. Bu çok katmanlı veriler arasında sinir ağları algoritmaları, çok farklı ilişkileri araştırırlar. O kadar ki, bizim kullandığımız tüm veri katmanları arasında oluşan ama göremediğimiz, algılayamadığımız bir ilişkiyi bulabilirler.

Bunun sonunda; makine öğrenimi, derin öğrenme ile bunu izleyen, algılayan, akılda tutan ve duruma göre uyum sağlayan yapay zekâ, inceleme yapılan bir alanda (bölge, şehir vb.) “gelecek şu kadar gün içerisinde, şu büyüklükte bir deprem olabilir” kararını verecek. Cemil Emre Yavaş’ın bulunduğu Georgia Üniversitesi ekibi; Los Angeles ve çevresindeki depremlerle ilgili olan, yukarıda sıraladığımız türden tüm bilgileri “Random Forest” adlı YZ yöntemine tanıtmışlar. Bulgularını elde ettikleri tarih itibarıyla 30 gün içerisinde, %97’ye varan olasılıkla, Kaliforniya’da bir depremin olma ihtimalini “önceden bilme” eşiğine gelmişler.

Neden 30 günlük bir zaman dilimi seçmiş olduklarını ise şöyle açıklıyorlar:

“30 günlük bir tahmin periyodunun seçilmesine, yoğun nüfuslu kentsel alanlarda hazırlık için uyarılara yetecek zamanın stratejik olarak en uygun olduğu düşünülerek verildi. Mevcut birçok çalışma 7 gün gibi daha kısa tahmin periyotlarına odaklanırken, biz afet yönetimi ve kamu güvenliği bağlamında önemli faydalar sağlayabilecek daha uzun bir zaman dilimini araştırmayı amaçladık”.

Araştırmacıların başarılarının devamını diliyorum. Umarım bu başarı, Türkiye’deki deprembilim çalışmalarına katkı sağlar. Bu tür araştırmalar sürecek ama depremler karşısında dayanıklılığımızı artıran, güvenli, yaşanabilir mekânlar oluşturmak ve depremi en az can kaybı – ekonomik yıkımla atlatmak için deprem risklerini azaltan, çağdaş bir yönetim düzenini de yapay zekâ ürünlerini beklerken kurmak zorundayız.

Kaynakça:

1. https://teknofesor.com/category/yapay-zeka/
2. https://www.nature.com/articles/s41598-024-76483-x
3. https://bilimvegelecek.com.tr/index.php/2022/03/01/deprem-icin-erken-uyari-ve-yapay-zeka-uygulamalari/
4. https://rsa.kodland.org/hackathon
5. https://medium.com/machine-learning-t%C3%BCrkiye/yapay-%C3%B6%C4%9Frenme-rastgele-orman-e8debdc886e7