雷神公司改行“抓虾”？DARPA新型水下侦听技术

Original plus观察者学术plus 2022-07-29

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我们每一个人可能都对“语音助手”或是“智能音箱”再熟悉不过了，从技术上看它就是利用机器学习技术，对音频信号进行分析和识别。近日外媒报道，DARPA正在利用这项技术，研发一种全新的潜艇探测技术。这项技术，不仅可以大大提高美军监测静音潜艇的能力，可能还会让人们重新审视海洋生物以及海洋生态对人类的重要意义。

文章仅供参考，观点不代表本机构立场。

作者：Kyle Mizokami

发布时间：2019年3月5日

编译：学术plus 谭惠文

来源：https://www.popularmechanics.com/military

最近的美国的五角大楼

正在做一件奇怪的事情

不是讨论军情，也不是筹划贸易战

而是在收集了解

海底动物的行为

……

包括各种小鱼、大虾

甚至连微观浮游植物都不放过！

如此这般不按套路出牌

又要搞什么事情？

原来是DARPA为了监测静音潜艇

这才动了心思

想要用这些海底动物

把经过的各种潜艇彻底看个清楚

一旦成功

这个奇特的潜艇探测系统

将形成一个巨大的“天然网络”

大大提高美军监测静音潜艇的能力

好吧，可是这些小鱼虾米

怎么能有这么大的能耐？

接下来就一起科普一下好了！

就从监测潜艇的两种方法说起：

1.主动声纳：向水中发出声音脉冲，当遇到潜艇，脉冲就会反弹回发射器，就可以按图索骥，找到敌方潜艇可能的位置。这种方法虽然有效，但在水下主动发送声波会暴露自身和友军潜艇的位置。

2.被动声纳：接受广播或敌舰发出的噪音。虽然更安全，但如果敌方潜艇足够安静，那么被动声纳就无法检测！

就是因为现在这两种方法

用起来总有那么一些些尴尬

所以DARPA也大开脑洞

志在开发第三种方法：

持久性水生生物传感器（PALS）

【原理】例如歌利亚石斑鱼会发出令人兴奋的吠叫声。如果一艘经过的潜水艇打扰了石斑鱼，使其叫声发生变化，那么无论潜水艇多么安静，这种特殊的“水下侦察站”都能发出声音。因此，通过探测石斑鱼的叫声变化，就可以间接探测潜水艇的动态。

正是由于这个道理

黑鲈，巨型石斑鱼，卡达虾

从此再也不是一只普通的虾兵蟹将

而是被天选进入PALS计划

从此变身成 活的水下传感器

但是，说起来容易，做起来难啊！

DARPA将 PALS计划定位为

一项为期四年的基础研究项目

并整合了：

生物学，化学，物理学

机器学习，海洋学

机械和电气工程，弱信号检测

等多个学科和工程领域

同时，DARPA还资助了五个团队

共同完成这项研究

可能就像这样↓↓↓

其中，雷神公司正研究卡达虾

是否能作为水下传感器

而早在二战期间

美海军潜艇就曾利用卡达虾群的喧嚣

成功进入了日本港口

那么这个卡达虾

究竟又是何方神圣？

【卡达虾】

Alpheus heterochaelis‎又名枪虾、卡搭虾，生活在热带海洋浅水区，身长约5厘米，虾螯一大一小，巨螯可长达约2.5厘米。猎食时巨螯快速合上，喷射出的水流时速高达约100km/h，足以将小鱼、小蟹震慑、击昏，甚至杀死。这道高速水流会触发气穴形象（cavitation‎），成形一个极微小的低压气泡，当水压回复正常，气泡会崩裂并发出劈啪声，卡达虾因此得名。若一群卡达虾同时闭合它们的巨螯，所发出的声量足以让潜水艇避过声纳探测器的追踪。

科学家Alison Laferriere的团队表示

雷神正在研发的新型系统

将利用卡塔虾的响声

作为多静态声纳系统中的监测来源

它们还将收集环境中所有动物的声音

构建起“水下声场”

并且融合机器学习算法

来检测潜航器引起的声场变化

海洋生物传感器还有两个

绝！对！优！势！

自我维持能力

比如卡塔虾可以自我修复