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Previsione terremoti: i MEMS come micro stazioni sismiche?

Rilevamento terremoti grazie ai MEMS

La previsione dei terremoti è un argomento particolarmente sentito negli ultimi anni, soprattutto dopo la catena di eventi sismici che hanno scosso diverse aree della Terra a partire dalla tragedia dell’Indonesia del 26 dicembre 2004. Prevenire i terremoti è possibile? La scienza ufficiale afferma categoricamente di no, mentre studi indipendenti (alcuni dei quali potenzialmente validi) sostengono il contrario. Una delle soluzioni all’orizzonte potrebbero essere i MEMS (Micro Electro Mechanical System), gli accelerometri elettromeccanici ad alte temperature.

Come possono i MEMS rilevare terremoti in anticipo

Se di prevenzione vera e propria non si può parlare, bisogna comunque ammettere che l’idea che i MEMS siano utili nel rilevare microscosse merita attenzione. I MEMS sono dispositivi che integrano elementi come i circuiti elettrici e le componenti meccaniche, per cui li troviamo un po’ dappertutto, come nei sensori degli airbag, nei sistemi di antifurto e nei dischi rigidi dei laptop, dove servono a preservare i dati. Infatti, in caso di caduta libera o eccessivo sobbalzamento, il sensore MEMS comunica al sistema di interrompere le operazioni di scrittura e di lettura sull’hard disk e di riposizionare la testina magnetica dello stesso in modo che non apporti danni alla superficie di memorizzazione. Questo cosa c’entra con i terremoti? Rilevando anche impercettibili vibrazioni, i MEMS potrebbero rappresentare delle vere e proprie micro stazioni sismiche che riconoscono i movimenti tellurici e li comunicano ad un server principale. L’apporto di ogni singolo componente è minimo, ma se immaginiamo il numero di laptop in circolazione, possiamo farci un’idea (anche empirica) della quantità di dati sui fenomeni sismici impercettibili per l’uomo.

MEMS ad alta temperatura per una rilevazione più accurata

Analog Device INC. (ADI) è un’azienda che si occupa dello sviluppo di MEMS e ora propone un accelerometro a due assi in grado di sostenere fino a 175° Celsius per applicazioni industriali. Oggi, l’utilizzo di accelerometri in ambienti ad alte temperature , come le rilevazioni geologiche down-hole, richiede una complessa compensazione a livello dei circuiti per assicurare che le letture non vengano alterate dalla temperatura. Il nuovo prodotto di ADI, iMEMS ADXL206 non presenta virtualmente errori di quantizzazione o altri comportamenti non monotoni per tutto il suo raggio operativo, che va da -40° a 175° gradi centigradi. Secondo Wayne Meyer, manager per le applicazioni e il marketing di ADI, l’isteresi della temperature del dispositivo è molto bassa, di solito meno di 2 mg per tutto il range di temperature. Questi accelerometri a due assi, secondo quanto riportato da ADI, sono in grado di misurare sia l’accelerazione dinamica (l’inclinazione) che quella statica (la gravità).

Prevenire i terremoti è dunque possibile?

La teoria dei MEMS in grado di leggere i movimenti della Terra e di comunicarli ad un server per l’elaborazione dei dati in tempo reale e la conseguente previsione di un terremoto è piuttosto affascinante, benché sia avvolta da un alone di fantascienza. Però, nel concreto, il concetto è molto valido e se pensiamo che al momento non ci sono alternative migliori se non quelle di piangere i morti e di calcolare i danni (basta pensare all’avanzatissimo Giappone), i MEMS sarebbero da tenere in seria considerazione. Non pensate che lo sviluppo di una rete capillare di micro stazioni garantirebbe un numero di informazioni utili a rilevare, o per lo meno a seguire lo sviluppo di un sisma?

Consulta la lista di MEMS (accelerometri) disponibili da Farnell

 

 

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ritratto di Fabrizio87

In teoria basterebbe creare

In teoria basterebbe creare dei componenti Monroe blocchi con un sistema di trasmissione basato RFID,

in questo circuito integrato di metterci tutto dai diversi accelerometro di tipo MEMS a copiandoli con temperatura e volendo anche il ribaltamento del campo magnetico tutto questo in un unico chip senza pinne esterni e senza necessità di connessione ad un altro che se stesso.

questo potrebbe essere impiantato nel terreno o le zone strategiche direttamente senza necessità di collegamenti e attraverso le tecnologie RFID rilevare i dati in tempo reale e mandarli a da una rete di elaborazioni dati,

sicuramente non si potrebbe prevenire i terremoti ma a migliorare la conoscenza della dinamica di tale evento così da poter minimizzare le conseguenze sulle abitazioni.

La cosa interessante è la resistenza alla temperatura oltre i 100° Celsius così da poter ricollocare in zone piuttosto sensibile e piuttosto profondi dove per ragioni di pressioni o di eventi geologici come in prossimità di vulcani può essere più facilmente misuratole vibrazioni prodotte.

ritratto di divivoma

Guarda anch'io penso che

Guarda anch'io penso che debbano essere impiantati molto ma molto lontani dalla crosta terreste...anche perchè un primo problema che mi viene in mente.. è che essendo estremamente sensibili bisogna anche fare in modo che scindano il l'onda sismica dall'onda rumorosa proveniente da treni metropolitane e quant'altro generi vibrazioni sul nostro pianeta...chissà sarei proprio curioso di capire come si possano filtrare questi eventi..sarebbe praticamente un filtraggio acustico..se non meccanico..ovvio che sicuramente le onde sismiche hanno anche un contenuto spettrale diverso da quello delle onde rumorose a cui mi riferisco..e allora in tal caso le cose cambiano...

Perchè mi pare di aver sentito che questi device possono essere "accordati " proprio per percepire soltanto le vibrazioni a particolari frequenze...
Una sorta di filtro notch o a spillo ad alta selettività..soltanto che bisogna leggere tale definizione in chiave acustica... ma era per fare un parallelismo :) ma comunque bisogna vedere in realtà cosa si riesce a fare in studi veri e propri in tale materia...
Cmq resta sicuro che i MEMS..sono i cosiddetti "interruttori di lusso", realizzati con contatti in oro..e struttura elettro meccanica..capaci di switchare anche a frequenze oltre ai 100GHz...
Resta comunque da affrontare anche il discorso che sono elementi molto sensibili, con tempi di vita medi che si misurano proprio in milioni di aperture e chiusure dell'interruttore dorato...E questo è un fattore da non trascurare in quanto stiamo parlando di oggetti che dovranno finire nelle viscere della terra..e quindi non possiamo pensare di poterli cambiare di frequente..
Inoltre, l'ascolto deve essere lungo e durare anche parecchio perchè come sappiamo l'evento sismico non si evolve con tempi ridotti e inoltre si basa su studi statistici, i quali vanno sicuramente fatti su serie storiche in cui vi sia un alto numero di dati significativi per provare il fenomeno...ma chi ha fatto statistica lo sà meglio di me ;)

ritratto di Fabrizio87

Il sismografo di solito è

Il sismografo di solito è collegato a una o più solide che vengono posate anche a diverse centinaia di kilometri dallo strumento di misura, basta vedere un vulcano dove c'è un solo centro che raccoglie tutti i diverse informazioni dei sensori, per di più i sensori possono essere anche messi in fondo al mare così da monitorare e situazione delle diverse placche tettoniche.

Chiaramente in caso di rottura di una di queste sonde sicuramente non vengono riparate semplicemente ne viene messa una nuova al posto suo.

Nell'idea mia pensavo piuttosto creare un cubetto con con il lato che non supera il centimetro o centimetro in mezzo, dove all'interno venisse collocato sia il sensore MEMS che un sistema di elaborazione e infine il sistema di trasmissione basato su RFID così può essere usato senza necessità di collegamento attraverso una linea, ma è sufficiente avere un trasmettitore ricevitore radio.

nell'ottica dovrebbero costare il meno possibile così da potere essere cambiati o aggiunti molto facilmente anche semplicemente usando un apparecchio di foratura quelli con il diametro che non superano 5 cm di diametro, per intenderci quelli che si usano per recuperare l'acqua nel suolo

Per cosa riguarda il rumore ambientale di solito vengono messi in luoghi lontani da questi disturbi e non sicuramente sotto l'autostrada dove è difficile il rumore dal segnale.
così preferisce i luoghi come la montagna, e anche ad esempio il fondo marini sono ideali

ritratto di stefano88

Molto interessanti questi

Molto interessanti questi dispositivi MEMS per il rilevamento delle microscosse nel terreno, però continuano, a mio parere, ad essere inutili, il mio motivo è semplice, un terremoto è fisicamente impossibile da calcolare e quindi da prevedere, anche se questi sensori MEMS rilevano le microscosse non significa molto, nel senso che quando viene il vero terremoto, prima del evento non e che si verificano ad esempio tre microscosse di intensità x, questo significa che anche se le microscosse fossero quattro, questo non significa che dopo può venire il terremoto e tanto meno lo si può prevedere, anche se mettessimo questi sensori molto lontani dalla crosta terreste scindendo le onde rumorose dalle onde sismiche, come dice divovama, la cosa a mio avviso non cambierebbe lo stesso di molto, il terremoto prima di venire non ha una sequenza logica di azioni o microscosse da poter avvertire e di conseguenza sapere che subito dopo capita e mettersi ai ripari.
Una cosa ad esempio che si può fare è può essere utile o che sicuramente fanno, anche se non serve a prevedere al 100% un terremoto, è unire tre sensori insieme, ossia un MEMS, un sensore sensibile agli aumenti di temperatura e un altro sensore sensibile all’ aumento e diminuzioni di pressione, questo perché ogni volta che inizia un terremoto c’è sempre un minimo di vibrazione, un aumento di temperatura e pressione.
Informandomi su wikipedia ho letto delle cose interessanti riguardo la prevedibilità, ve li riporto qua per sapere:
Alcuni terremoti, specialmente i più forti, sono anche accompagnati, preceduti o seguiti da fenomeni naturali insoliti detti precursori sismici come: lampi o bagliori (luci telluriche); modificazioni improvvise del campo magnetico, elettrico o della radioattività locale (emissione di radon); interferenze nelle comunicazioni radio; nervosismo degli animali; variazione del livello delle falde o delle acque costiere; attività vulcanica.
Per chi non sa cosa sono le luci telluriche:
Le luci telluriche sono un fenomeno ottico inusuale dell'atmosfera, simile in apparenza ad una aurora boreale, caratterizzato da una luminosità che appare in cielo sopra o in vicinanza di aree con stress tettonico, attività sismica o eruzioni vulcaniche. Questi fenomeni sono visibili specialmente di notte.

ritratto di Piero Boccadoro

Oops

Scusate, non avevo letto questo commento e mi rendo conto solo ora di aver ripetuto, per alcuni aspetti, talune considerazione già fatte.
Domando scusa a stefano88 ma prima di leggere i commenti ho voluto fare i miei, per assicurarmi di fissare tutte le idee che mi erano venute in mente. :)

ritratto di Piero Boccadoro

Si, i MEMS sono il futuro!

In questo anno all'università mi sono occupato parecchio dei MEMS.
Ne ho studiato diversi aspetti: tipi, grandezze di uscita, variabili d'ingresso, integrazione, dimensioni, consumi di potenza...
Insomma, una serie di nozioni piuttosto interessanti.
Ho seguito più corsi in cui se ne è parlato e grazie ai due progetti che ho approntato sull'argomento mi sono reso conto di una serie di caratteristiche fondamentali:
- la resistenza alle temperature, alle sollecitazioni meccaniche ed altre caratteristiche li rendono versatili e disponibili per una serie enorme di campi applicativi tra i quali: automotive, biomedicale, industriale;
- i MEMS esistono, visto quanti tipo di ingressi ed uscite accettano, per una serie di sistemi che possano realizzare l'interfaccia.
- nei MEMS più avanzati, lo stesso concetto del front-end diventa superfluo: che senso ha utilizzare dell'elettronica di front-end quando tutto quello che il sensore fa lo contiene al suo interno? :)
- i MEMS si interfacciano facilmente con una serie praticamente infinita di sistemi;
- i MEMS permettono di realizzare sistemi funzionalmente completi come il lab-on-a-chip!

Riguraro la materia dell'articolo, vorrei fare una precisazione: prevenire un terremoto è di per se stesso assolutamente impossibile!
Prevenire un terremoto vorrebbe dire che noi siamo in grado di impedire che accada. Qui stiamo parlando di prevedere, tutt'al più, come giustamente è detto all'inizio dell'articolo.
Beh, per quanto riguarda la previsione dei terremoti, vorrei far notare innanzitutto come la materia dell'articolo sia di per se stessa perennemente in evoluzione. Ma al di là di questo, io non ritengo che i MEMS biassiali, sebbene connessi in rete, possano essere la soluzione.
Oggi esistono sistemi, e sono già commerciali, che lavorano su 3D, del volume di 4x4x7 cm3 e che hanno range di temperatura di funzionamento che va dai -50° a + 190°.
Indico i sistemi tri-assiale come possibile soluzione al problema per il semplice fatto che i terremoti sono di due tipi: ondulatori e sussultori e ritengo che, vista la acclamata maggiore pericolosità dei secondi, un sistema tri-assiale sia sicuramente più idoneo ad assolvere a questa funzione specifica.

L'idea della rete di sensori è di certo valida. Fate conto che l'integrazione, o meglio, l'integrabilità dei MEMS oggi, è assoluta e le interfacce tra le più compatibili. La maggior parte dei MEMS commerciali dispone addirittura della possibilità di uscire sia in analogico sia in digitale!

Immaginate una stazione meteorologica: al suo interno si fa rilevamento di temperatura, pressione, umidità, velocità del vento, allergeni, sostanza specifiche ecc ecc.
Un progetto interessante sarebbe quello di ridurre le dimensioni, da un lato, ed integrare un maggior numero di sensori dall'altro. Questo renderebbe la stazione meteorologica una stazione di elaborazione dati che, tra le altre cose, nelle aree sismiche, porterebbe certamente grandi vantaggi, visto che potrebbe, proprio lì, essere realizzata come rete.
Questo, però, torno a sottolinearlo (non datemi del pignolo) non potrebbe comunque, in ogni caso portare noi a prevenire un terremoto.
E neanche a mitigarne lo conseguenze in termini di vite umane.
Fate conto, per esempio, che una volta messo su questo sistema nelle aree più critiche, il secondo passo da fare sarebbe immaginare un piano di evacuazione!!! :)

ritratto di Piero Boccadoro

Se mi permettete di andare un pò OFF-TOPIC

Fate conto che, poi, tutta questa serie di considerazione deve essere commisurata con l'applicazione specifica della quale stiamo parlando.
Una delle applicazioni più notevoli, che riguarda uno dei miei campi di interessi cioè l'ingegneria biomedica, è l'utilizzo delle micro-pompe per l'insulina. Si tratta di sistemi MEMS che, confezionati, stanno all'interno di un polpastrello, che permettono addirittura il rilascio temporizzato dell'insulina nell'arco della giornata.
I principi della micro-fluidica, dell'elettronica e della medicina qui vengono a fondersi per creare un sistema funzionalmente completo che ottempera ad una caratteristica che molte cure farmacologiche hanno: la miglior terapia prevede rilascio continuo di sostanze medicinali in modo da portare ad afflusso costante, piuttosto che dosi massicce ad intervalli regolari.
Immaginate una dose massima di 1800mg che, in pillole va divisa in 3 soluzioni da 600mg nelle 24 ore che, invece, in questo caso, invece, il rilascio sarebbe continuo, continuato e costante.
Un vantaggio non indifferente per quelle terapie che lo richiederebbero. E la terapia per i diabetici è una di queste.

Questa notizia che vi ho proposto, che di certo non è l'unica della quale si potrebbe parlare, fa parte di un ambiziosissimo progetto europeo che è l'eHealth.
Immaginate pazienti cateterizzati, con pacemaker, in dialisi o altro che siano tele-assistiti...
Immaginate la possibilità che un cardiopatico sia avvertito in tempo reale, da un sistema che indossa egli stesso (come una tuta aderente al corpo al di sotto dei normali vestiti), del fatto che ci sono tutti i segnali di un imminente infarto. O della sua funzionalità cardiaca in calo.
Ecco, tutto questo, o meglio, parte di questo, è già realtà.

Un altro esempio è sulla misurazione del glucosio. Mi auguro che nessuno di voi sia mai stato ricoverato in ospedale ma siccome a me è capitato, voglio proporre una riflessione su un altro argomento sempre in ambito biomedicale: i misuratori dei livelli di glucosio sono basati su ISFET, ovvero Ion Sensitive Field Effect Transistor. La loro piccola dimensione, l'abbattimento dei costi di produzione, la diffusione sempre più ampia permetta addirittura che questi sistemi siano usa e getta.

Mi rendo conto che parlarne così è un pò riduttivo, magari vedrò di proporre ad Emanuele un articolo in merito a tutta questa branca.
Scusate l'off-topic ma ci sarebbero un milione di altre cose di cui parlare :)

ritratto di neo51

Scusate la mia banale

Scusate la mia banale domanda... Ma dove sta scritto che l'unico modo per prevedere un terremoto sia quello di prevederlo in modo statistico? Anzi a mio parare usare quest'idea non porterà mai a nessun altra strada, forse farà solo migliorare i nostri sistemi di "misurazione delle vibrazioni" ma ninet'altro. Forse mi sbaglio, ma è la scienza a dire in modo categorico che un terremoto non può essere previsto. L'utilizzo dei MEMS in quest'ambito però è nuovo, conoscevo migliaia di applicazioni ma che senso ha misurare miscroscosse?
É nelle microscosse che si nasconde un terremoto devastante come quello del Giappone? Queste sono delle semplici domande che immagino si siano già fatti i ricercatori che portano avanti questo lavoro...
Comunque sia io cercherei di cambiare strada, adesso non so, ma insistere nel contare il numero e l'intensità delle vibrazioni nel sottosuolo non credo serve a molto. E poi se magari si riuscirebbero ad usare questi dispositivi (tralasciando tutte le complicanze della loro costruzione, e costi che magari il loro sviluppo sarà utile in un prossimo futuro), quanto tempo avremo a disposizione prima che si verifichi la catastrofe? Siamo sicuri di essere più veloci di un terremoto?

Io piuttosto che impiegarli nei terremoti li impiegherei in medicina... come ne parla Piero Boccadoro (anche se è un pò off-topic l'argomento è interessante)

ritratto di Edi82

Per meo51 e Piero Il discorso

Per meo51 e Piero

Il discorso della previsione per mezzo dei Mems può rappresentare un metodo di previsione, non quello assoluto e secondo me la ricerca può continuare in questo senso, perchè le microscosse, se considerate in numero estremamente elevato, sono un segnale d'allarme. Quanto all'impossibilità di prevedere, bè, credo un grosso limite della scienza sia quello di non vedere oltre ciò che può 'misurare' e dimostrare.

ritratto di Fabrizio87

Se non riusciamo a prevenire

Se non riusciamo a prevenire queste catastrofe di larga scala,
è dovuto al fatto che la natura ci ricorda spesso che noi siamo ospiti di lei e non viceversa.

Spesso la scienza applicata non richiede tutte quelle dimostrazioni in modo critiche analitiche della scienza di base, infine l'industria non necessita di dimostrazioni o di capire fenomeno basta che funziona e che sia affidabile.
ai ricercatori di trovare il perché, sono in tanto ci mettiamo un brevetto sopra e ci facciamo soldini sopra.

dopo c'è un ultimo aspetto non trascurabile, tutto cose è pubblicato nelle riviste scientifiche è dimostrato o perfino vero,
spesso è una verità arrangiata o come si direbbe in giornalisti creativa.
Questo è dovuto al fatto che alcune categorie di lavoratori tipo il professore di università sono solo tenute in conto dal numero di pubblicazioni, e alcuni senza scrupoli pubblicano anche stronzate, e non si vergognano nemmeno a dircelo a lezione.

ritratto di Edi82

Concordo con te Fabrizio!

Concordo con te Fabrizio!

ritratto di CAR65

Scusate provate sensore

Scusate provate sensore sismico a soglia differenziata bavari Giuseppe ,apparecchiatura tenuta segregata per motivi sconosciuti ,evidentemente alcune apparecchiature scomparirebbero unica apparecchiatura idonea per essere installata all'interno di centri abitati visto che i mems sono dotati di filtri facendo perdere il controllo del sisma nella sua prima insorgenza. I mems utilizzati anche per antifurto auto ma la loro sensibilità fanno intervenire anche per rumori antropici estranei al reale furto il sensore bavari aggancia il sisma nella sua prima insorgenza valutandone la sua pericolosità e segnalando alla stazione piu vicina aumentando il tempo di impatto con le scosse s e così via

ritratto di EURORISPARMIO

Terremoti come prevenirli

Fa piacere sapere che esistono sistemi che possano aiutare a capire meglio quando e come un terremoto si mmanifesta!

ritratto di Salvatore Bavari

Le Vostre argomentazioni, per quanto ammirevoli, dimostrano in t

Le Vostre argomentazioni, per quanto ammirevoli, dimostrano in tutta la loro evidenza la Vostra non sufficiente conoscenza dei fenomeni tellurici, dei loro effetti e di tutto quanto potrà essere fatto in futuro, contrariamente al passato, in termini di prevenzione e previsione.

ritratto di Emanuele

Caro Salvatore prima di tutto grazie per esserti firmato. In sec

Caro Salvatore prima di tutto grazie per esserti firmato. In secondo luogo volevo ricordarti che siamo elettronici, non geologi. Quindi affrontiamo il problema dal lato elettrico, mems appunto. Ben vengano pareri di esperti, anche per uno scambio di idee senza dubbio positivo. Ad esempio, hai visto questo progetto ed il relativo mio commento? Pensi che un sensore sismico su ogni lampione possa aiutare?

 

 

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