人工智能能在大地震中拯救洛杉矶的水资源吗?
南加州大学的研究人员已经开始了一个创新的项目来证明这一点。利用联邦资金，南加州大学人工智能社会中心(CAIS)的专家正与洛杉矶市官员合作，为脆弱的管道寻找解决方案。其目标是对战略管道进行外科手术式的改进，以便在地震停止后保持水的流动。
南加州大学计算机科学家Bistra Dilklina开发了人工智能工具。(USC图/凯特琳道森)
“洛杉矶南加州大学维特比工程学院计算机科学助理教授、CAIS副主任Bistra Dilkina说。“基础设施正在老化，当地震开始时，管道会断裂，破坏会蔓延到整个系统。这是我们正在努力解决的问题。”
该项目是一个更大的全国性研究项目的一部分，该项目利用人工智能造福社会，南加州大学的科学家也参与其中。这是对最近人为和自然灾害的反应，比如2005年的卡特里娜飓风，2010年的深水地平线石油泄漏和2010年的海地地震。
人工智能和机器学习等计算机科学领域的迅速发展越来越多地用于私营部门的实际问题解决。越来越多的政府机构将这些技术视为保护生命和降低成本的一种方式。
进入洛杉矶和它的水电部门(DWP)。作为该市“通过设计恢复活力”(Resilience by Design)计划的一部分，该市计划在未来10年斥资28.5亿美元升级和替换关键基础设施，其中约一半将用于替换优先供水干线。
为洛杉矶的水资源供应做准备
这项工作与调整城市供水以应对干旱和气候变化风险，同时改善当地水源的努力相吻合。洛杉矶85%的水是通过输水管道进口的，这些输水管道很容易受到南加州地震的影响。与南加州大学合作的“地震弹性管网”项目将支持这些努力，目标是将关键功能的水中断降至最低。
城市官员特别关注大地震后可用来灭火的水。根据DWP准备的一份风险评估报告，如果大都市断层断裂，洛杉矶盆地可能会发生数百起火灾。由于北岭地震后水管破裂，消防能力受到影响，1906年大地震后，旧金山大部分地区被大火摧毁。
“有了这个研究,我们希望得到一个更好的理解城市的布局从关键基础设施和战略消防的角度来看,“亚伦格罗斯说,首席弹性的城市洛杉矶”通过映射关键基础设施的位置和使用人工智能制定其他重要城市的功能,我们可以更好地计划,强化水基础设施;更具体地说，是在哪里部署抗震管道。”
DWP维护着大约7000英里长的水管，在465平方英里的区域内为大约400万人服务。该市约30%的原铸铁水管已经使用了80年以上，接近报废。预计明年将有大约14英里长的管道需要更换，这一速度强调了确定如何以及在何处进行升级的迫切需要。
目标是确定关键的公共安全设施，如医院、消防站、警察局和集中在选定地点的疏散中心，在这些地方，管道升级可以在灾难中发挥重大作用。此外，格罗斯说，该市希望提供一个防震管道的故障安全网络，这样消防员就可以随时在距水源一英里以内的地方灭火。
人工智能如何帮助为地震做准备
Dilkina说，这是一种人工智能非常适合的优化挑战。
人工智能能够模拟跨数据层和地图的许多计算和场景，从而创建计算机模型，以搜索能够反映全局的最佳选项，而不是针对单个管道的零碎决策。有了这些成果，工程师们就可以在关键节点和最薄弱环节进行管道升级，而不必对每根管道都进行升级。人工智能之所以能更快地完成这项工作，是因为它使用算法对复杂性进行排序。
如果我们确定哪里存在风险和关键客户，那么我们就可以建立一个子网，使其能够在地震中存活下来。
Bistra Dilkina
“我们想用抗震管道来替换老化的老管道。但是在哪里投资新的管道呢?如果我们能确定哪里存在风险和关键客户，那么我们就能建立一个能够在地震中持续存在并存活下来的子网。
最近加州发生的地震表明，让管道做好地震准备是明智的。
在7月份发生的6.4级和7.1级脊状地震之后，工程师们发现了多条管道断裂。在北岭6.7级地震中，一些城市的街道被破裂的水管淹没。
美国地质调查局(USGS)和南加州大学南加州地震中心(SCEC)的专家估计，30年内，圣安德烈亚斯断层南部发生7.0级或以上地震的几率为五分之一。这段断裂带从索尔顿海经卡戎山口到帕姆代尔呈弧形;它已被确定为大地震的可能来源，一场将袭击洛杉矶地区的大地震。此外，报告还说，未来30年，洛杉矶盆地发生另一场北风级地震的几率约为60%。
美国地质调查局(USGS)在SCEC的协助下，假设圣安德烈亚斯断层(San Andreas Fault)南部发生大地震，将对支撑洛杉矶的供水系统和输水管道造成广泛破坏
DWP的地震弹性管网项目由关键基础设施弹性研究所(Critical Infrastructure Resilience Institute)提供的28万美元赠款资助。该研究所是伊利诺斯大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)美国国土安全部的一个中心。首席研究员迪尔基纳说，这项研究将需要一年时间完成，之后，研究结果将提交给市政府官员，然后提交给科学杂志发表。
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