地震预测是公认的世界性的科学难题，存在着不可入性、小概率性、以及地震物理过程的复杂性等困难，是地球科学的一个宏伟的科学研究目标。如果能同时准确地预测出未来大地震的地点、时间和强度，并能预先采取恰当的防范措施，就有可能最大限度地减轻地震带来的损失。在地震预测方面，日本的经验尤其值得借鉴。

地震预警系统是指实现地震预警的配套设施。按照系统响应的顺序可包括:地震监测台网、地震参数快速判测系统、警报信息快速发布系统和预警信息接受终端。2007年10月，日本气象厅(Japan Meteorologica1 Agency，JMA)建构的地震早期预警系统EEW(Earthquake Early Warning)正式上线并推广到全日本境内。EEW系统主要通过日本境内密集分布的地震测站(大约每二十公里一座)以及计算机，迅速计算出地震发生地点与震波传播方向的能力，随后发出地震预警。

日本连续4天地震

据日本气象厅消息，当地时间8月28日18时08分，日本福岛县附近海域发生4.8级地震，震度2级。此前，当地时间25日至27日，日本曾发生5次地震。

综合多家日媒此前报道，当地时间8月27日9时56分左右，日本千叶县以东海域发生4.5级地震，最大震感为震度2，震源深度40千米。当地时间26日22时29分左右，日本山口县以南近海海域发生4.6级地震，最大震感为震度3，震源深度80千米。同一天7时2分左右，日本茨城县北部发生里氏4.0级地震，最大震感为震度2，震源深度60千米。当地时间25日19时12分左右，日本岩手县以东海域发生4.3级地震，最大震感为震度1，震源深度10千米。

据国家地震台网微博25日消息，中国地震台网正式测定：8月25日06时48分在日本本州东海岸远海（北纬39.50度，东经143.55度）发生5.8级地震，震源深度10千米。

其实，无论在哪一年，全世界大约都会发生16次大地震，其中15次是7级，1次是8级或8级以上的地震。因此，地震早期预警(EEW)系统的需求量很大。由日本气象厅(JMA)管理的覆盖全国的EEW系统从2006年开始运行。地震台网由1000个间隔20至25公里的地震台组成。在2011年日本东北9.1级地震之后，日本气象厅收集了关于EEW系统的反馈：人们对地震预警系统表示熟悉，并发现它们很有用；参与者对JMA EEW系统的功效普遍给予了正面反馈，即使有假警报，大家的反馈也令人惊讶地积极。调查对象们都很熟悉早期预警系统的技术局限性，并认为即便是提供虚假警报的系统，也好过对于一个即将发生的地震没有任何预警。

不过由于地震传感器网络分布较少（或有限），地震事件的表征和监测之间可能会发生延迟。解决这一问题的其中一种方法是使用基于MEMS的地震传感器作为传统传感网络的补充。MEMS传感器体积小，价格实惠，适用于局部监测，也可以提高地震监测能力。利用MEMS技术和物联网 (IoT)，人们已经开发或部署了一些有趣的地震传感器技术，作为早期地震预警系统的一部分。例如，美国加州的MyShake项目使用智能手机提供地震警报；中国台湾的三个EEW系统之一，即台湾大学开发的P-alert系统，通过MEMS传感器可以更快速地提供现场的地震警告。

智能手机或能为地震监测建立数据网络？

近几年来科学家一直在手机精确的地震实时数据，美国的研究人员最近找到了更好的监测地震的工具，那就是智能手机。利用大部分智能手机都拥有的MEMS加速度计就能完成任务，它足够灵敏，能够监测倒5级或以上的震级，只要它离震中不远。

由于智能手机的广泛使用，研究人员推测未来的手机模型能够建立一个“城市地震网络”，以传播实时的地质变动数据，不管地震发生在哪里。这与斯坦福的“Quake-Catcher Network（地震捕捉网络）”很相似，后者将地震仪设备与电脑相连，以建立一个庞大的监测网络，只不过现在前者用到的是智能手机而非PC。

这样一来，类似地震网络建立的成本将大大降低，在某些极端环境下也变得更加容易部署。但问题是现在的传感器还不足够灵敏，不过在不久后是绝对可以实现的，因为硬件的更新速度非常之快，现在需要的就是某一智能手机公司注意这个问题并研发出相应更加灵敏的感应器，就好比iPhone 5s M7协处理器的诞生。

其实两年前曾经有报道过与地震有关的手机应用，其中一款已经用到的手机的加速器来监测附近的地震，但不知道灵敏度是否和研究人员所说的一样，还达不到标准：

iFeltThat（0.99 美元）：通过该应用，你可以实时获取世界各地来自官方源的地震信息，还可以设置具体的监测地区来重点监测该区域的地震信息情况。另外该应用还有一个非常独特的功能就是能够利用你的手机通讯录告知你是否自己的联系人附近发生了地震。Earthquake Alarm（0.99 美元）：该应用能利用 iPhone 内置的加速仪来识别细微的角度变化。一旦发生颠簸，该应用便会响起警报声。不过为了防止应用过度敏感，你可以选择正常模式或者高度敏感模式，正常模式下一般的物体震动不会引发警报声。Earthquake!（Android）：该应用利用地震发生时手机的震动幅度来鉴别震级。此外该应用还能显示过去 24 小时的地震信息，包括以交互性地图的方式显示伤亡情况和受灾区域。

监测地震最常用MEMS加速度计

在现行的地震预警监测系统中，手机是最后一个环节——接收预警信息。

安装地震监测仪器监测地震波—将监测数据返回地震预警中心—地震预警中心将地震信息发送至受地震波及地区的个人终端。这是我国当前地震预警监测系统的运行机制。手机发挥的是接收预警信号、提醒居民的作用。此次德州地震中，有的居民表示收到了预警提醒，就是靠这套系统。

在一般认知中，地震监测靠的是专业的地震监测仪。但是看到“手机通过低功耗传感器感应地震波”的功能之后，会有疑惑，难道小小手机也可以替代专业设备进行地震预测了吗？成都高新减灾研究所所长王暾表示，当前确实在尝试用手机传感器来监测地震，但只是对现有地震预警系统的补充。

监测地震，是现行地震预警系统的第一个环节。该环节由地震局等专业部门负责管理，应用的地震监测仪也是专业设备，据王暾介绍，单个地震监测仪价格在1万元左右。

地震监测仪的作用，就是通过监测地动的位移、速度和加速度等物理量，将地面扰动情况呈现出来。当前，市面上地震仪种类多样，包括应变地震仪、惯性地震仪、力平衡加速度计、速度宽带地震仪、MEMS加速度计等多种类型。其中，MEMS加速度计能够比较直观地记录地震波在地球内部传播时所引起的振动信号。ADI 亚太区微机电产品线总监赵延辉表示：“它可以准确地记录所在位置的振动信号波形，而后通过多个地震台站组网，就可以准确分析出震源、震级和震时等信息。”

现行的地震预警系统已经发挥了显著作用。以平原地震为例，中国地震预警网成功预警此次地震，实现了德州市提前3秒预警、济南市提前17秒预警、北京市提前70秒预警。从地震监测仪接收到地震波信号到居民接受到地震预警，所需的时间最快可控制在4秒。而之所以要调用手机作为地震监测设备，还是因为现行采用专业地震监测仪布网的方式存在一定的局限性。

手机作为地震监测仪还在探索中

截至今年六月，我国已建成15391个地震预警站、3个国家级中心、31个省级中心和173个地市级信息发布中心。全球规模最大的地震预警网主体工程已经完工，并在京津冀、川滇闽等地区开展试点服务。

但即便是这样的地震预警网规模，也难逃该技术路径本身难以避免的地震盲区问题。

地震预警是在震后发布预警信息，依靠的是通信信号比地震波传播速度快这一基本原理。 地震发生后产生两种波，纵波传播速度快，但能量小、破坏力弱，横波传播速度慢，但能量大、破坏力强。地震台网通过接收先到的纵波数据，快速估计地震基本参数，并预测对周边地区的影响，从而抢在破坏力强的横波到达之前，向可能受灾的区域发布预警信息。

但因为监测仪放置在地表，所以严格意义上来说，靠近震源的位置是没有预警时间的：以震源为中心以20公里为半径的面积内难以在感受到地震之前收到预警信号。这个以震源为中心，半径为20公里的圆形地域，就是“地震盲区”。越靠近震源的地方，越难以争取预警时间，而这个范围恰恰是震感最强、受灾可能性最大的地方。

如果手机能够被用作地震监测设备，监测设备密度将大大增加。当前每两台地震监测设备之间间隔的距离约为18公里。而如果采用手机作为监测设备，地震监测仪之间的距离将更短，预警盲区也将缩小。王暾表示，如果接入预警系统的手机足够多，将有希望将预警盲区半径从现在的20公里缩小到15公里。

这样一来，地震预警所需要的响应时间也有望进一步缩短。王暾表示，采用手机作为地震监测设备，有望将预警响应时间从当前的4秒降至3秒甚至3秒以内。

将手机作为地震监测仪的技术路线，还在探索过程中。在推广应用的道路上，当前还存在两大难题。首先最突出的是手机设备接入数量的问题。其次是软件算法优化问题。王暾表示，当前专业地震预警响应时间已经逼近极限，采用手机这样的移动终端作为辅助有机会将地震预警时间再次降低。

文章来源： 光明网，微迷，中国电子报，半导体芯科技SiSC