緊急地震速報の音を聞いたとき、最初に何をしますか？
スマホからあの音が鳴ると、少し体が固まります。
「もう地震が来ると分かっていたの？」と思う人もいるかもしれません。
でも、緊急地震速報は地震の予知ではありません。
地震がすでに起きたあと、最初に届く小さな揺れを拾い、強い揺れが来る前に知らせようとする仕組みです。
ここが、この記事でいちばん大事なところです。
速い波と、遅れて来る強い波
地震が起きると、地面の中をいくつかの波が伝わります。
気象庁の説明によると、P波は秒速約7kmで進む速い波です。
一方、S波は秒速約4kmで進み、強い揺れを起こす主な波です。
つまり、地震には少しだけ時間差があります。
先に小さな合図が来て、そのあとに大きな揺れが来る。
緊急地震速報は、このわずかな差を使っています。
震源に近い地震計がP波を検知すると、気象庁はそのデータから震源、規模、予測震度、揺れの到達時刻を推定します。
地震波より通信の信号のほうがずっと速いため、場所によってはS波より前に知らせることができます。
ただし、震源に近い場所では間に合わないことがあります。
P波とS波の到着差が小さすぎるからです。
これはシステムの努力不足というより、物理的な限界です。
日本中のセンサーが、最初の合図を探している
この仕組みは、1台のすごい機械だけで動いているわけではありません。
気象庁は、全国約690か所の地震計・震度計に加えて、防災科研の約1,000か所の観測網も使っています。
防災科研のMOWLASには、Hi-net、K-NET、KiK-net、F-net、S-net、DONETなど、陸と海をまたぐ観測網が含まれます。
個人的におもしろいと思うのは、これは「地震を当てる技術」ではなく、「早すぎる小さな変化を見逃さない技術」だという点です。
宇宙で小さな光の変化から惑星を探す話にも近いですし、プログラムでログやセンサー値から異常を見つける話にも近いです。
見えているのは小さな変化でも、その後ろにある出来事はかなり大きい。
正確さを待つと、間に合わないことがある
緊急地震速報には誤差があります。
予測震度や到達時刻は、地震発生直後の短いデータから急いで推定するためです。
複数の地震が近い時間に起きた場合や、地震以外の揺れが混ざった場合には、判断が難しくなることもあります。
ここで考えたいのは、「正確になってから知らせる」のがいつも正解なのか、ということです。
もし十分なデータを集めてから発表すれば、精度は上がるかもしれません。
でも、そのころには強い揺れが来ているかもしれません。
緊急地震速報は、不確かさをゼロにする仕組みではありません。
不確かさが残っていても、身を守る時間を少しでも作るための仕組みです。
ここに、プログラミングやシステム設計としての見どころがあります。
偽陽性と偽陰性で考える
ここで出てくる大事な言葉が、偽陽性と偽陰性です。
偽陽性は、本当は違うのに「危険あり」と判断してしまうことです。
偽陰性は、本当は危険があるのに「危険なし」と判断してしまうことです。
新型コロナウイルスの検査でも、この考え方はよく出てきました。
検査で陽性と出たけれど、実際には感染していない場合が偽陽性です。
反対に、検査では陰性と出たけれど、実際には感染している場合が偽陰性です。
検査の世界では、感度と特異度という言葉も使われます。
感度は、病気がある人を正しく陽性と見つける力です。
特異度は、病気がない人を正しく陰性と判断する力です。
この2つは、どちらか一方だけを見ればよいものではありません。
たとえば新型コロナの抗原検査では、陰性でも感染を完全には否定できないことがあります。
そのためFDAは、家庭用抗原検査で陰性だった場合でも、状況によって48時間あけて繰り返し検査する考え方を説明しています。
これは、一回の判定だけで決め切らず、追加の手がかりで判断を補う方法です。
では、緊急地震速報ではどうでしょうか。
速報が鳴ったけれど大きく揺れなかった場合、利用者の感覚としては偽陽性に近く見えます。
本当は危険が小さかったのに、危険があるかもしれないとして行動したからです。
空振りだった場合の負担は、数十秒だけ作業を中断すること、姿勢を低くすること、確認の手間が増えることなどです。
一方で見逃した場合は、けが、機器の故障、事故のように、あとから取り返しにくい結果につながることがあります。
だから、地震速報のような場面では、偽陽性をゼロにすることだけを目標にしません。
もちろん誤った速報が多すぎると、人はだんだん反応しなくなります。
「また鳴っただけでしょ」と思われる状態は、それ自体が危険です。
それでも、偽陽性と偽陰性の重みを比べると、強い揺れを見逃すほうが大きな問題になりやすい。
ここでいう安全側とは、何も考えずに警報を出し続けることではありません。
間違いの種類ごとに、どちらの被害が大きいかを比べることです。
偽陽性を許容しやすい場面、しにくい場面
偽陽性をある程度許容しやすいのは、行動の負担が小さく、見逃したときの被害が大きい場面です。
火災報知器、地震速報、サーバーの温度警告、子どもの道路飛び出しへの注意などが近い例です。
空振りだった場合の負担は、姿勢を変える、作業を中断する、確認する、といった範囲に収まることが多い。
でも見逃すと、けがや事故につながることがあります。
反対に、偽陽性のコストが大きい場面では、別の方法が必要です。
医療の診断、入試の合否、不正利用のアカウント停止、金融取引のブロックなどです。
本当は問題ない人を「問題あり」と扱うと、その人の生活や権利に大きく影響します。
その場合は、一回の判定だけで決めない設計にします。
まず広めに検知する。
次に、別の検査や人の確認で絞り込む。
必要なら、警告の強さを段階に分ける。
この考え方は、プログラミングでもかなり大事です。
体の反射にも、少し似ている
熱いものに触れたとき、私たちは考える前に手を引っ込めます。
この体の反応は、逃避反射と呼ばれます。
NCBI Bookshelf（エヌシービーアイ・ブックシェルフ）という、医学や生命科学の解説資料を集めた海外の公開サイトでも、この反射の仕組みが説明されています。
ここで使いたいのは、医学の細かい話ではありません。
危険の可能性を示す早い合図が来たとき、全部を理解してから動くのではなく、まず被害が小さくなる行動を選ぶ、という構造です。
緊急地震速報も、身体の反射と同じものではありませんが、「早い合図を見て、間違えたとしても被害が小さいほうを選ぶ」という点では似ています。
これは、米国のShakeAlert（シェイクアラート）という地震早期警報システムにも通じます。
ShakeAlertは、アメリカ西海岸などで使われている仕組みで、日本の緊急地震速報と同じように、地震が始まったあとに観測データを使って強い揺れを知らせようとします。
国や観測網は違いますが、「地震を予知する」のではなく、「始まった地震を早く検知して、数秒でも先に知らせる」という考え方は近いです。
プログラミングで見ると、イベント処理に近い
プログラミングでは、「何かが起きたら処理を実行する」という考え方があります。
ボタンが押されたら画面を変える。
センサーの値がしきい値を超えたら警告を出す。
これをイベント処理として考えると、緊急地震速報はかなり分かりやすくなります。
地震計がP波を検知する。
システムが震源や規模を推定する。
条件を満たしたら速報を出す。
その後、人や交通機関や工場が安全側の行動に移る。
プログラムを書くときも、すぐ全部を中断するのか、警告だけ出すのか、追加データを待つのか、人間に確認してもらうのかを考えます。
「危険かもしれない」を見つけるだけでは不十分です。
見つけたあとに、どの強さで、誰に、どんな行動を求めるかまで設計する必要があります。
防災のif文を作っておく
キノコードでは、条件分岐をプログラミングの基本として扱います。
「もし〜なら、〜する」という形です。
これは防災にもそのまま使えます。
もし緊急地震速報の音が鳴ったら、頭を守る。
もし机の近くにいたら、机の下に入る。
もし台所にいたら、火を消すより先に身を低くする。
もし外にいたら、ブロック塀や看板から離れる。
大事なのは、音が鳴ってから考え始めないことです。
数秒しかない場面では、迷う時間そのものが遅れになります。
だから、家庭でも教室でも「鳴ったらどうするか」を先に決めて、短く練習しておく価値があります。
緊急地震速報から学べるのは、地震の知識だけではありません。
不完全な情報でも、早い手がかりをもとに被害が小さいほうへ動くこと。
そして、技術は「知らせる」だけでは足りず、人の行動まで設計して初めて役に立つことです。
参考リンク
気象庁：緊急地震速報のしくみ
気象庁：緊急地震速報の特性や限界、利用上の注意
気象庁：緊急地震速報を見聞きしたときは
防災科学技術研究所：MOWLAS
FDA：家庭用COVID-19検査について
ShakeAlert（シェイクアラート）：米国の地震早期警報システム
NCBI Bookshelf（エヌシービーアイ・ブックシェルフ）：逃避反射の解説