说起地震层析成像,那玩意儿本来就是个“瞎子摸象”的活儿,但咱这机器就是瞎子,还得把大象搬得七荤八素。

你想想,地底下啥情况你也看不真切,只能靠石头自己讲话。咱这算法就有点像给石头算命,石头说它哪儿有裂缝,它是不是吃了炸药,这信息全在震波跑了。 在地底下,这乱炖得比菜市场还繁华。震波从地底下某一点发出去,就像扔进深盘的石子,圈圈乱转着往回跑。有些区域,震波特别爱钻洞,走了老远屁股没坐热,可过了待会儿又停下了,这停顿点往往就是裂缝要么污染的地方。但另一局部区域,震波像是没头苍蝇,乱撞一通,哪儿都去了,最终回到起爆点时,早就糊成了个饼,根本没有半点信息。咱们如何从这糊饼里扒出个图来呢? 这就好比咱们在灶台间里切肉,肉切得再细,一旦剁成泥,你也没法知道原来肉里有啥。

要是最终剩下一小块儿,那肉早就没了,只剩下一堆散乱的纤维。地震层析成像就是干这活儿的,它拿的是“散乱的纤维”,不是整个的肉。它把震波每一次拐弯、每一个反射的工夫都记下来,就像记下了所有切肉的轨迹。

然后,它把这些记录往上堆,慢慢堆成一个庞大的、有厚度的肉块。

这堆起来的肉块,实际上就是那个整个的、不分段的、带裂缝的图像。 这就把难题提上来了。你发现没?这堆起来的肉块,每一层实际上都是独立存有的,并没有彼此联系。就像你在切一堆散乱的肉条,别看它们都来自那一大块肉,但每一小条肉自己也不知道,它之前到底跟哪一块肉挨过邻居。

要是想搞清楚它们的关系,得靠像咱们这种能直接看到肉的“上帝视角”。

可惜,地底下没有上帝视角。 地震波一旦跑出管住范围,信息就彻底死掉了。为了补偿这一点,咱们得在每一层肉块旁边都放个补剂,这补剂就是上一层肉块的残留。就像切肉时,把上一刀余下的边角料顺手塞到下一刀的旁边。但这补剂别看有用,却是个噩梦。它们不仅分散了每一层肉块的重量,害得每层都变得稀稀拉拉,连整个的肉块都看不见了。并且,这种补剂拼凑出来的图像,每一层都和另一半屏上下半屏是割裂的,就像把两张半掩着的脸拼在一起,左半边是半张脸,右半边也是半张脸,中间那层肉搞得乱七八糟,根本没法辨认。 这就得靠那台超级计算机,像个老练的魔术师,在每一层肉块旁摆放补剂时,还得小心翼翼地避开那些真的肉块,不能把真的肉块也当补剂用了。

这活儿难度忒高了,对算力也是庞大考验。

好在,这机器还是干得不错,它能把这堆乱糟糟的补剂重新拼凑,变出个看起来还算像样的肉块。但这肉块,每一层还是散乱的,每一层还是看不见整个肉块的。 为了证明这堆补剂的有效性,咱们得拿几块肉做对比。

比方说,在真空中,咱们用高速摄像机和强力磁铁,能够把固体切成几十微米厚的肉片,这简直跟切肉机没两样。

只要切得够薄,每一片肉都能整个无损地分离出来。

这时候,用传统的层析成像技术,哪怕算得再好,也不可能把如此薄的肉片拼凑整个,出于每一层都已经碎了,断成两截了。 这倒是给咱们个提示,要想把地底下的肉层拼回整个,非有类似真空中那种极薄的肉片不可。但地底下啥样的肉片都有?有厚实的、像整块豆腐一样的层,也有薄如蝉翼的、连镜子都切不那会儿的层。有的地方,厚度差得比月球表面还大。

这就让咱们的心酸倍增了,这层析成像仿佛是在用一把小剪刀,去剪一张庞大无比的、连照片都拍不下来的底片,这剪刀总得剪断,剪得忒少,人眼看都看不全。 这就回到了地震层析成像原理核心:它本质上就是把每一层肉片都切得更细,把切肉的工夫次数无限放大。

原本厚厚的一层,经过无数次“切”,最终累加成了整个的肉。

这就像把一块厚肉反复撕开,敞开无数个小孔,再把这些小孔里的碎肉一层层叠上去。

最终,那些被切开的局部,别看各自独立,但通过这种累加叠加,整个厚肉块又回来了,只是看的时候,每一层都是断断续续的,你看不到整个的肉块,只能看到一堆撑起来的肉条。 这就解释了为啥这技术成功率如此低。它不是把信息压缩了,而是把信息稀释了。就像把一滴油稀释成大海,别看总量没变,但每一滴都变得微不足道,找不到源头。地震层析成像就是这样,把地震波在地下走过的所有路径信息,像水一样扩散,铺满每一层,最终汇聚成图,但这聚合出来的图,每一层都是破碎的、孤立的、看不整个的。 咱们再看看实际效果。

要是在无火灾的模拟实验中,把层析成像的图跟原始的“散乱肉”图做对比,你会发现,别看拼凑出来的图看起来像块整个的肉,但每一层肉都是断断续续的,并且断口处挺宽,看起来像是肉块在中间裂开了,而不是确实连在一起。

这说明,别看算法把它们连在了一起,但那物理上的连接并没有真存有。 这就显示出,地震层析成像别看能把从地底下传来的不清楚信息“翻译”成一张看起来像图的东西,但它翻译出来的东西,每一层都是残缺的、虚弱的。它不是在地底下每一层都画了一幅整个的图,而是在地底下每一层都利用了自己所有层的信息,拼凑了这幅图。

这就好比在拼图里,每一块都拼上了,但每一块看起来都像是拼错了角度,要么被推歪了,最终拼出来的全景,别看看起来连贯,但每一块单独拿出来,都像是断了线的珠子。 故此,地震层析成像原理,实际上就是这种“以多取少,以碎补全”的无奈之举。它承认自己做不到在地底下每一层都画出整个的图,只能承认自己做不到真地还原地层结构,只能造出一个看起来像图、但每一层都残缺不全的“假图”。

这图,不过是地底下那一团乱麻经过数学魔术变出来的“假象”,别看它看起来像那张底片,但底片里实际上并没有被整个还原的内容,每一层都已经分散、破碎,只是通过累加变成了目前的样子。

这就让人不得不佩服,这机器明明在“造假”,却还真敢把“假图”当成“真图”用。