防震减灾领域人工智能发展研究专项规划
（2023-2035年）
为贯彻落实党中央关于科技创新和科技自立自强的战略部署，抢占防震减灾领域人工智能发展先机，构筑我国防震减灾领域人工智能发展的先发优势，加快建设地震科技强国，提升我国地震科技核心竞争力，根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2021-2035年）》、《新一代人工智能发展规划（国发〔2017〕35 号）》、《新时代防震减灾事业现代化纲要（2019-2035年）》、《“十四五”国家防震减灾规划》和《国家地震科技发展规划（2021-2035年）》等文件，制定本规划。
一、战略环境
人工智能是一门研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法及应用系统的技术科学，正深刻改变着人类经济社会发展和科技创新格局。美国高度重视人工智能技术的发展，并于2016年制定了《国家人工智能研发战略计划》。2023年5月，美国再次更新并发布该项规划。近年来，以ChatGPT为代表的通用人工智能技术的发展正在引领新一轮科学技术革命。人工智能技术正成为国际科技竞争的前沿领域，已成为我国深入实施创新驱动发展的战略性支撑。
地震科学作为一门基于观测的大数据科学，积累了大量的地震观测、大地测量、地球物理、地球化学、地震工程和地震地质等观测数据。随着高精度、高密度、宽频带和大动态的全国地震监测预警网和地球物理观测基础设施建设，人工智能在地震监测预报预警、探查区划评估等领域具有广阔的应用前景。
（一）发展现状
世界各国高度重视人工智能在防震减灾领域中的应用。美国地质调查局（USGS）建立了人工智能智库平台，开展大地震人工智能基础方法和基于中长期概率预测的地震短临预测研究。美国国家地震信息中心（NEIC）提出以深度学习和大数据为主导的监测预测预警技术，构建现代防震减灾技术体系。美国谷歌公司所属DeepMind实验室已经在人工智能中期天气预报领域实现了对学术界和行业部门的超越，并在快速推进人工智能地震预测研究。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室近年来全面采用人工智能技术进行岩石物理实验产生的地震资料处理。日本在《第五期科学技术基本计划(2016—2020)》中将智能化信息化减灾作为重要的社会发展情景，建立综合灾害应对的大数据系统；日本气象厅通过人工智能地震监测研究，持续改进现有地震预警系统。德国地学研究中心计划在2021-2027年间通过人工智能方法推进地震的长期预测和短期预测。
我国防震减灾领域人工智能科技发展已取得多项成就。人工智能数据集方面，中国地震局提出了中国第一个大规模防震减灾领域人工智能基准数据集——“谛听”，可用于机器学习模型训练和基准测试；将多源多参数的国内外卫星数据产品进行整合，提出了一个用于地震智能预测的多源卫星基准数据集，可用于测试地震短临预测方法。关键技术与算法方面，中国科学技术大学提出了国际领先的人工智能地震定位和震源机制解算法；中国地震局基于人工智能等新技术构建了地震预警参数持续测定成套方法，震级测定时效性和精度得到有效提升；初步建立了地震造成的建筑物倒塌、道路破坏、地震滑坡等人工智能判定模型和软件，显著提高了震害识别的准确性。系统平台方面，中国科学技术大学与中国地震局合作于2018年推出了世界首个人工智能地震实时监测系统——“智能地动”；中国地震局研发的地震智能编目辅助系统，已在四川、云南和福建等地区实现业务化运行。
（二）面临形势
防震减灾发展对人工智能技术需求非常紧迫。地震监测预警方面，随着密集地震监测台网和实时地震监测技术的发展，地震监测数据量指数级增加，现有人机结合模式已无法应对，发展人工智能地震监测技术系统已势在必行。地震预测方面，利用人工智能技术对传统预测方法进行凝练吸收，在地震大数据支持下有可能挖掘出新的地震前兆信息，产生新的地震预报和风险评估方法，进而带动地震预测理论发展。在地震灾害评估方面，人工智能具备将空间对地观测、视频监控、强地面运动、结构台阵、MEMS传感器等数据融合处理的能力，实现对灾害过程和灾害链的分析研判，显著提高震害自动监测预测的精度和时效性。通过人工智能技术能够摆脱传统地震科学研究对模型的依赖，拓展出“数据—模型”双驱动、互驱动的研发路径，构建全新的地震信息挖掘方法与业务应用场景。
我国防震减灾领域人工智能发展还存在诸多挑战。基础性和创新性研究与世界顶尖水平相比仍存在差距，基础理论、核心算法、标准数据集、软件与接口、算力等方面缺少重大原创成果。防震减灾领域人工智能发展不全面、不平衡，研究力量小而散，与国家实验室、高水平研究大学、国家科研机构和企业的深度融合不够。防震减灾领域人工智能系统的业务化应用尚有差距，平台研发缺少统一布局、系统设计和规范评估，缺乏地震科学与人工智能复合型人才。为此，亟需激活政产学研用协同创新活力，实现基础研究、技术研发、应用创新无缝对接，推动通用人工智能和地震专用人工智能的技术方法融合，有效提升我国防震减灾科技能力，减轻地震灾害风险。
二、总体要求
（一）指导思想
坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，贯彻落实党的二十大精神，坚持“四个面向”，坚持地震科技创新在防震减灾事业现代化建设中的核心地位。以国家地震安全战略需求为导向，集聚力量进行原创性引领性地震科技攻关，增强地震科技自主创新能力。加强人工智能在地震科技和业务中的应用，突破防震减灾事业关键领域核心技术瓶颈，为我国成为世界地震科技强国做出应有贡献。
（二）基本原则
坚持需求导向。面向国家重大需求，找准防震减灾领域人工智能科技创新的重点领域和优先主题，推动防震减灾事业高质量、现代化、智能化发展。
坚持统一布局。把握人工智能发展趋势，在地震业务重点领域协调优势资源，加强顶层设计，有计划、有组织的开展防震减灾领域人工智能技术研发与系统应用，引领人工智能在地震行业应用的有序发展。
坚持强强联合。坚持强强联合、优势互补、合作共赢的原则，发挥行业部门数据和应用的优势，发挥高校、企业和国家实验室等的算法优势，发挥超算中心等算力优势，加强资源整合，实现行业部门与社会力量的深度融合，推进人工智能在防震减灾领域中的应用。
坚持开放合作。加强国内外合作，建立科研机构、高校、企业、行业部门等协同创新机制，促进人才培养和国内国际合作交流以及产学研用相结合，推动人工智能共性技术和资源开放共享，构建良好的行业发展生态。
（三）战略目标
到2025年，地震智能辅助编目和地震智能分类系统实现业务化运行，人工智能地震监测保持国际领先水平。开展人工智能地震预测研究，人工智能地震预测技术系统实现示范应用。人工智能地震预警技术系统实现示范应用，推动地震预警技术进入国际先进行列。研发地震灾害评估承灾体智能识别及其抗震能力智能评估技术，智能化地震灾害防御和应急技术服务能力得到显著提升。防震减灾领域人工智能联合实验室基本建成。防震减灾领域人工智能技术深度应用于中国地震科学实验场建设和“深时数字地球”大科学计划。
到2035年，防震减灾领域人工智能基础数据集全面建成，算力大幅度提升，防震减灾领域人工智能标准化基本实现，人工智能技术应用于大地震预测中。人工智能成为解决地震科学“瓶颈”问题的关键技术，引领地震科技发展，支撑防震减灾事业。防震减灾领域人工智能技术系统和防震减灾领域人工智能联合实验室具备较高国际影响力。形成一支国际一流的防震减灾领域人工智能科技人才队伍，占据防震减灾领域人工智能科技制高点。防震减灾领域人工智能业务应用能力显著提升，地震监测预测预警、灾害防御和应急技术服务智能化水平全面进入国际先进行列，为全面实现地震科技现代化奠定基础。
三、战略任务
（一）防震减灾领域人工智能数据集及标准化建设
1.统筹建设防震减灾领域人工智能训练数据集
发展地震监测预测预警训练数据集。发展标准化的天然地震事件微震和强震动多功能标注数据集,发展标准化的非天然地震事件分类数据集,构建大模型训练数据集，构建基于波形数据流、具备多报预警信息的人工智能地震预警训练数据库及标准测试库。构建地震目录、地震波形、地震前兆等地震预测数据信息库，构建人工智能地震预测训练数据集。构建探查区划评估训练数据集。构建房屋建筑、道路、桥梁、水库、尾矿库等承灾体及其震害，以及地震滑坡等次多源遥感数据集；构建地震造成的结构损伤训练数据集。
2.加强地震数据开放共享
面向地震监测预测预警、探查区划评估等主要地震业务领域，推动人工智能训练数据集共享。加大非涉密数据的共享力度，加强中国地震科学实验场观测数据共享。建设知识图谱、算法训练模型、软件系统等等共性服务产品，并鼓励共享。统筹建设人工智能创新平台，加强数据、算力和算法资源开放共享，支持防震减灾领域人工智能的有序发展。
3.开展防震减灾领域人工智能模型评估与标准化建设
建设面向防震减灾领域人工智能训练数据集、标准测试数据集等，制定防震减灾领域人工智能算法与数据集标准框架，形成人工智能算法与模型测试评估的方法、技术、标准、规范和工具集。依托标准化数据集，积极开展防震减灾领域人工智能模型和数据集检测和评比，评选最佳模型和最佳解决方案。对于表现最佳的模型，积极在各观测台网推进应用，并在实践中进一步改进模型。开展防震减灾领域人工智能软件系统的测试与验证工作，科学评估系统性能指标。
（二）地震大数据挖掘与建模
1.发展地震大数据挖掘与隐藏信号实时提取技术
利用大数据挖掘技术，识别提取前震、震群、慢地震、震颤、瞬时重力扰动、临震微波动等各类震前异常信号。发展密集地震观测台阵、地球物理站网、地球化学观测、地震电磁卫星等多种观测数据分析与深度挖掘技术等，挖掘各类隐藏信息。发展多源数据人工智能实时处理技术，实现地震实时去噪、地下应力变化实时识别、介质结构变化信息快速提取、地震构造自动识别。
2.发展地震建模技术
研发三维/四维建模和模拟技术，提升大数据处理和建模的计算效率，实现地质构造大数据的集成、管理、挖掘分析、可视化表达及共享。发展基于人工智能的介质结构成像技术，实现三维与四维速度、衰减、各向异性等介质结构成像与反演技术，构建地下高分辨率介质结构模型。
（三）人工智能地震监测预警
1.发展地震智能速报、编目和分类技术
发展地震实时检测定位的人工智能技术，改进现有的人工智能地震监测分析系统，逐步实现地震智能速报系统的业务化应用。进一步发展基于人工智能的成核震相提取、前震及震群识别、余震检测和精定位技术方法，实现地震序列快速识别与处理。升级完善自动编目系统，实现全国范围的业务化运行，逐步替代现有的人工编目系统。研发震源参数智能测定、震源机制解智能计算技术，实现地震震源参数的智能识别。发展基于大数据和人工智能地震监测技术和系统平台，实现地震参数的快速获取和信息产品的快速发布，逐步实现地震监测业务系统升级。开展非天然地震监测预测研究,探索天然地震与诱发地震的智能识别技术。
2.发展人工智能地震预警技术研究与应用技术
发展数据—知识融合驱动的新型人工智能地震预警理论，研发地震影响场全过程演化智能预测技术，构建复合型、智慧型的新一代地震预警系统并示范应用，扩展城市系统工程地震灾害预警服务系统，实现人工智能地震预警技术系统全面示范应用和业务运行。
（四）人工智能地震预测
1.发展防震减灾领域人工智能综合预测技术
发展人工智能震临震异常提取技术，开展多模型人工智能地震预测研究和应用示范，实现重点区域发震强度或发震时间的中短期预测；开展人工智能地震序列类型预测，余震位置、强度预测研究。
2.发展大地震智能预测技术
开展机器学习模型研究，逐步将人工智能技术应用于大地震预测业务中；开展综合预测方法效能评估，检验人工智能大地震预测方法的可行性、有效性和先进性。
3.探索基于人工智能的实验室地震预测
探索地震潜在前兆信号的人工智能技术提取，加深机器学习预测实验室地震的物理本质和地震前兆物理机制的认识，实现实验室地震的发生时间和发震过程的预测。
（五）地震灾害智能探查区划评估
1.开展地震构造与灾害风险智能探查技术研究
开展人工智能识别和预测技术在地球物理探测、地震构造环境探查、活动构造探查、场地条件勘察等方面的应用研究，发展人工智能数据预处理、构造解释、地震构造识别技术，高效构建地下高分辨率介质结构模型，提升地震灾害风险探查识别精度和效率。发展图像识别、互联网爬虫、健康监测等多源信息承灾体动态智能采集更新技术，提升承灾体数据获取效率和自动更新能力。
2.探索地震危险性及灾害风险区划智能技术
基于现代地震学、信息技术、人工智能等多学科新技术新理论的研究，建立智能化精准化的震源模型、地震活动性模型、传播介质模型和场地模型。研究三维地震震源数值模拟、基于震源破裂过程的区域尺度地震动影响场高效模拟以及三维场地地震动影响数值模拟技术。探索基于高分遥感、人工智能等多种手段建立空地一体化的基础数据采集与更新系统，实现地震区划及其信息服务相关数据、风险暴露数据等的动态收集、存储与管理，提出精细化地震灾害风险区划评定等级方法。
3.发展地震灾害智能风险感知与评估技术
发展云处理算法以及建筑震后损伤智能识别和快速评估方法；发展建筑群地震破坏快速预测方法和基于多源异构数据的易损性分析及可靠性检验方法；发展群体建筑群地震易损性智能分析与震后功能快速评估技术。发展风险感知网络、结构智能损伤探测、房屋安全性智能鉴定、承灾体智能识别等新技术，实现动态、精准地震灾害风险监测，精细化大震巨灾情景构建，精准化地震灾害隐患识别，为不同行政单元和尺度风险管理、应急备灾、应急处置提供技术支撑。
（六）地震智慧服务与智能决策
1.发展数据智能运维和智慧服务技术
发展人工智能技术在数据产出、数据传输和数据服务中的应用，保障地震设备与系统正常运行。发展面向城市防灾需求的数值仿真平台以及数字孪生体，形成具备数据动态维护、模型实时更新等功能的新型抗震韧性城市动态管理与智能运维体系。发展数据智慧服务技术，提升地震数据服务能力和智能化水平。研发基于大数据和人工智能的地震信息服务技术，设计开发针对不同需求的地震信息服务智能化产品，实现不同用户群体的地震信息的个性化和精准化服务。发展地震信息产品深加工服务的人工智能技术，研发并提供各类地震信息服务新产品。
2.发展地震智慧应急技术服务与智能决策技术
利用人工智能算法分析挖掘空天地灾害监测数据、运维大数据进行智能分析决策。在灾情快速获取、灾害感知评估和应急救援响应等多个领域开展人工智能技术的深度融合，建设地震灾害及次生灾害的智能评估体系和城市智能数字化防灾体系。开展虚拟现实与人工智能融合的地震应急指挥调度系统和应急技术服务演练平台、智慧地震震情灾情监测与指挥决策数字孪生系统的示范应用，拓展人工智能在降低大城市巨灾风险和地震应急技术服务领域的应用。
（七）防震减灾领域人工智能应用场景拓展与创新探索
深化人工智能在水库、油气、地热、矿山等能源开采领域的应用；加强人工智能海洋地震监测技术研发；拓展人工智能在极地和冰川等极端环境下的地震监测技术；探索人工智能在火星、月球地震监测和地下结构探测中的应用；研究火车、汽车、电梯等非常规振动信号的智能监测技术；发展光纤传感信号的人工智能挖掘技术，拓展其在地震监测预测领域的应用。
基于现有的人工智能通用大模型，结合地震系统的相关数据集，训练产生面向地震科学领域的人工智能大模型，探索大模型在防震减灾领域中的应用。融合多种类型数据源，加强多模态数据在人工智能地震监测预测中的应用。
四、战略保障
（一）加强组织领导
加强对防震减灾领域人工智能发展研究规划实施的组织领导。成立局领导牵头，各个相关司和系统内外相关单位组成的工作组，设立防震减灾领域人工智能专家组，出台有关推动防震减灾领域人工智能工作的扶持政策,大力推进防震减灾领域人工智能发展研究规划落实工作。
（二）形成保障机制
建立健全经费和资源投入保障机制。围绕国家级重大科技计划和工程项目，布局防震减灾领域人工智能科学研究和应用，凝练成一批国家重点研发计划、自然基金等项目。依托国家财政专项以及行业和科研院所自主科研经费、中国地震局相关业务项目等，统筹调配各类地震监测和研究设施、各类数据资源等，推进规划主要任务的实施。同时拓宽和引导社会资金支持，保障规划目标的实现。
（三）构建合作平台
加强与中国地震学会、中国地球物理学会、中国灾害防御协会等的合作，开展防震减灾领域人工智能热点问题研究的交流会、模型竞赛、培训和科普等。开展与上海人工智能实验室、中国科学技术大学、南方科技大学、北京大学等机构的合作。加强与八方地动科技有限公司等企业的合作，发挥企业在关键技术研发和示范应用中发挥重要作用。借助国家超算中心、地震科学国际数据中心、“深时数字地球”国际大科学计划等公共基础设施计算资源，构建可持续发展的高性能计算应用生态环境。建设防震减灾领域人工智能联合实验室和重点实验室。吸引国际国内的科研院所、企业和个人开展人工智能在防震减灾领域应用竞赛。
（四）强化人才队伍建设
依托国家人才计划、地震科技创新团队、地震人才工程，引进和培养一批在国内外学术界有重要影响的学术带头人和有较强竞争力的青年科技骨干，培养一批卓越的防震减灾领域人工智能工程师。建设若干个具有国际影响力的研究团队，形成一支具有良好科学素养的支撑防震减灾领域人工智能任务的科技人才队伍。持续强化后备人才培养，支持研究院所和高等院校联合培养防震减灾领域人工智能相关专业的研究生，着力提升研究生培养质量，扩大博士后流动人员规模。
