美英澳防长:要用AI追踪中国潜艇 了解更多细节来了!

商业 2023-12-03 17:13 阅读:18

2010年,弗吉尼亚级快速攻击潜艇在地中海巡航那时,它可以通过潜水就有效地消失潜艇的价值主要在于其隐藏能力潜艇有可能在核战争中的第一次导弹袭击中幸存下来,从而能够在第二次袭击中发射导弹进行反击,这是被称为 "相互保证的毁灭 "的威慑战略的关键。

任何可能使海洋有效透明、使发现潜伏的潜艇变得微不足道的新技术,都可能因此打破世界和平近一个世纪以来,海军工程师一直在努力开发越来越快、越来越强的潜艇但他们也同样努力推进一系列旨在探测、瞄准和消灭敌方潜艇的雷达、声纳和其他技术。

随着20世纪60年代初核动力潜艇的出现,这种平衡似乎发生了变化在2015年为美国战略和预算评估中心进行的一项研究中,现任职于美国哈德逊研究所的美国海军专家布莱恩·克拉克指出,这些潜艇能够长时间保持在水下,使它们 "几乎不可能被雷达和主动声呐发现"。

但是,即使是这些隐蔽的潜艇也会产生微妙的、非常低频的噪音,这些噪音可以被安装在海底的声学水听器阵列网络从远处接收到而现在,潜艇捉迷藏的游戏可能正在接近这样一个点,即潜艇不能再躲避探测,而是简单地消失根据位于澳大利亚堪培拉的澳大利亚国立大学国家安全学院最近的一项研究,这个时间点可能最早在2050年到来。

这个时间点特别重要,因为设计和建造一艘潜艇所需的巨大成本至少要分摊到60年跨度今天投入使用的潜艇应该在2082年仍在服役根据美国国会预算办公室的数据,核动力潜艇,如美国弗吉尼亚级快速攻击潜艇,每艘成本大约为28亿美元。

而这只是购买价格;新的美国的哥伦比亚级弹道导弹潜艇的总寿命周期成本估计超过3950亿美元探测对手国家的潜艇和保护自己的潜艇不被发现的双重问题是非常严峻的,而技术细节是严守的秘密许多海军专家正在推测可与现代人工智能方法学协同使用的传感技术,以消除潜艇的隐形性。

北约前副秘书长罗丝·戈特莫勒警告说,"潜艇的隐身性将难以维持,因为各种类型的、多光谱的、水内和水外的传感变得更加无处不在" 而正在进行的隐身和探测之间的较量正变得越来越不稳定,因为这些新技术有可能颠覆这种平衡。

有新的方法来发现潜艇今天,探测潜艇的传感技术已经不仅仅是听到潜艇的声音,而是通过各种非声学技术精确地确定其位置现在可以通过它们发出的微量辐射和化学品、地球磁场的轻微干扰以及激光或LED脉冲的反射光来探测潜艇。

所有这些方法都是为了探测自然环境中的异常情况,这些异常情况体现在过去十年内开发的复杂的基线条件模型中,这部分归功于芯片计算能力的摩尔定律的进步

基于机载激光的传感器可以探测潜伏在海面附近的潜艇据位于美国华盛顿特区的美国战略与国际研究中心的专家称,有两种方法具有特别的前景激光雷达传感器通过水传输激光脉冲,对物体进行高度精确的三维扫描磁性异常检测(MAD)仪器监测地球的磁场,并能检测到由水下潜艇的金属船体造成的细微干扰。

这两种传感器都有缺点磁性异常检测(MAD)只在低海拔地区或水下工作它往往不够敏感,不能从海洋下的许多其他微妙的电磁场变化中挑出由潜艇引起的干扰激光雷达有更好的范围和分辨率,可以安装在卫星上,但它消耗大量的电力。

举个例子:一个标准的汽车装置,其范围为几百米,可以燃烧25瓦激光雷达也是非常昂贵的,尤其是在太空中操作时2018年,美国宇航局发射了一颗采用激光成像技术的卫星,以监测地球表面的变化,尤其是海洋表面的图案变化;该卫星的成本超过10亿美元。

另外,把传感器放在哪里是至关重要的水下传感器阵列本身并不能结束潜艇的隐身英国皇家海军前潜艇指挥官、退役海军少将约翰·高尔指出,"传感器需要被放置在不被拖曳或捕捞的地方,不受地震活动的影响,并靠近可以监测它们并向其传输收集的数据的地点。

这严重限制了可用的选择"绕过对精确位置的需求的一个方法是使传感器移动水下无人机群可以做到这一点,这就是为什么一些专家提出它们是终极反潜能力例如,美国海军专家布莱恩·克拉克指出,这种无人机现在具有更强的计算能力和电池,可以在两次充电之间持续两周。

美国海军正在研究一种可以运行90天的水下无人机该水下无人机现在还配备了前面提到的化学、光学和地磁传感器联网的水下无人机,也许与机载无人机一起工作,可能不仅有助于探测潜艇,而且还能摧毁它们,这就是为什么几个国家的军队正在大力投资于这些无人机。

2020年,一架装备有探测潜艇的美国海军P-8 "海神 "飞机在空中巡航例如,我们中国海军投资了一种被称为Robo-Shark的鱼形海底无人机,它是专为猎杀潜艇而设计的同时,美国海军正在开发低成本的无人机群技术:蝗虫无人机群,用于执行监视任务。

每架蝗虫无人机重约6公斤,价格为15,000美元,可配备磁性异常检测(MAD)传感器;它可以在海洋表面低空掠过,探测水下的信号军方研究无人机选项,因为它可能有效然后,它也很可能不会

Robo-Shark是北京博雅工道机器人技术公司制造的2.2米长的潜水器,据说能够进行水下监视和未指定的反潜行动该公司表示,该机器人通过使用一个三关节结构来挥动尾鳍,以每秒5米(10节)的速度移动,比标准螺旋桨的噪音更小。

高尔认为水下无人机是 "最不可能改变潜艇隐身性下降的创新"海军将需要大量的无人机,数据传输速度极其缓慢,而且无人机的传输范围很短无人机也很嘈杂,极易被发现更不用说控制数以千计的水下无人机远远超过了目前的技术能力。

高尔说,有可能 "在卡口处一起使用无人机和声纳网络来探测潜艇的巡逻"在全世界具有战略意义的潜艇巡逻卡口中,有爱尔兰两侧的出口通道,适用于英国潜艇;海南岛和台湾岛周围的通道,适用于中国潜艇;在巴伦支海或千岛群岛链,适用于俄罗斯潜艇;以及胡安德富卡海峡,适用于美国太平洋潜艇。

另一方面,他指出,"由于它们靠近主权领土,所以可以被监测和清除因此,挑战可能会大于收益"高尔认为,更强大的潜艇探测手段在于 "商业卫星对地球表面的持续覆盖,"他说,"与过去相比,这代表了美国探测能力的最大幅度的转变。

" 超过2800颗这样的卫星已经在轨道上了美国政府曾经主宰了太空,因为建造和发射卫星的成本太高如今,有了更便宜的卫星技术,私营公司正在发射由数万到数千颗卫星组成的星座,这些卫星可以一起工作,对地球表面的每一点进行成像。

它们配备了广泛的传感技术,包括合成孔径雷达(SAR),它在很远的距离上扫描下面的场景,提供像你从一个极长的天线得到的结果由于这些卫星星座每天多次查看同一地点,它们可以捕捉到活动的微小变化几十年来,专家们已经知道有可能根据潜艇在海洋中移动时形成的尾流模式,用合成孔径雷达探测到潜艇。

为了探测这种模式,即所谓的伯努利驼峰和开尔文尾流,美国海军已经投资了由雷神公司开发的AN/APS-154先进机载传感器这种安装在飞机上的雷达被设计为在低空运行,似乎配备了高分辨率的SAR和激光雷达传感器。

配备SAR和其他成像仪器的商业卫星现在已经达到了可以与政府卫星竞争的分辨率,并以极其低廉的价格向客户提供访问换句话说,有很多相关的、非保密的数据可用于追踪潜艇,而且数量正在成指数级增长有一天,这种趋势将变得重要。

但现在还不是时候美国詹姆斯·马丁不扩散研究中心东亚不扩散项目主任杰弗里·刘易斯在其工作中经常使用卫星图像来跟踪核武器的发展但追踪潜艇是一个不同的问题即使这是一项商业上可用的技术,今天通过这项技术仍然不能实时看到潜艇。

高尔说,商业卫星图像降低潜艇的隐蔽性的那一天很可能会到来,但 还没有到那一步即使实时定位了一艘潜艇,10分钟后,也很难再找到它人工智能协调其他探测潜艇的技术尽管这些新的传感方法有可能使潜艇更加明显,但它们中没有一个可以单独完成这项工作。

可能使它们一起工作的是我们时代的主技术:人工智能当美国国防和科技公司看到今天无处不在的传感能力的潜力与大数据分析的力量相结合时,大家很自然地要问这个问题现在大数据分析在追踪潜艇踪迹方面终于有可能了吗?在20世纪70年代,当时美国海军已经在担心苏联的潜艇探测技术。

现在,潜艇可以通过它们发出的微量辐射和化学物质,通过地球磁场的轻微干扰,以及通过激光或LED脉冲的反射光来探测与必须事先编程的传统软件不同,这里使用的机器学习策略,称为深度学习,可以在没有外界帮助的情况下找到数据中的模式。

就在去年,深度学习DeepMind的AlphaFold程序在预测氨基酸如何折叠成蛋白质方面取得了突破性进展,使科学家有可能确定98.5%的人类蛋白质的结构早期在游戏方面的工作,特别是围棋和国际象棋,表明深度学习可以超越最好的旧软件技术,即使在运行速度不快的硬件上。

要使人工智能在潜艇探测中发挥作用,必须克服几个技术挑战第一个挑战是训练算法,这涉及到从对海洋表面的持续卫星覆盖以及在战略地点的定期水下采集中获得大量和各种传感器数据利用这些数据,人工智能可以建立一个详细的基线条件模型,然后将新的数据输入该模型,以发现微妙的异常情况。

这样的自动侦查是最有可能检测到海洋中任何地方存在的潜艇,并根据过去的过境模式预测位置第二个挑战是实时收集、传输和处理大量的数据这项任务将需要比我们现在拥有的更多的计算能力,无论是在固定的还是移动的收集平台上。

但是,即使是今天的技术也可以开始把技术拼图的各个部分组合起来核威慑取决于潜艇的隐藏能力在未来的一些年里,浩瀚的海洋将继续保护潜艇的隐蔽性但是,提高海洋透明度的前景本身就对全球安全产生了影响携带弹道导弹的隐蔽潜艇提供了对第一次核打击进行报复的威胁。

如果这种情况改变了呢?刘易斯说:"我们想当然地认为,我们在多大程度上依赖我们的部队存在于一个基本上是无懈可击的位置,"即使新的发展并没有使潜艇的隐身性降低很多,仅仅是这种降低的感觉就会破坏战略稳定

诺斯罗普-格鲁曼公司的一架MQ-8C直升机,是一种无机组人员的直升机,最近被美国海军部署在印度-太平洋地区,用于监视在未来,它还将被用于反潜行动任何认为拥有核武的潜艇变得更容易被攻击的看法都会导致对第二打击力量的生存能力的质疑。

因此,各国将尽其所能来对抗任何这种脆弱性专家们对海洋透明度的不可逆转性有不同意见因为任何技术突破都不会在一夜之间实现,"各国应该有充足的时间来开发反制措施以抵消任何改进的探测能力,"美国华盛顿特区美国科学家联合会的高级研究助理马特·科达说。

然而,澳大利亚国立大学国家安全学院的罗杰·布拉德伯里和八位同事不同意,他们声称任何反制探测技术的技术能力将在2050年开始下降科尔达还指出,海洋透明化,只要它发生,"对各国的影响就不一样这就提出了一些有趣的问题"。

例如,美国的核动力潜艇是 "地球上最安静的它们几乎无法被发现即使潜艇在总体上变得更加明显,这对美国潜艇的生存能力可能没有任何有意义的影响"

蛇头 "是一种大型水下无人机,旨在由美国海军核动力潜艇发射和回收,在纽波特的纳拉甘塞特湾举行的洗礼仪式上展示总部设在英国伦敦的智囊团欧洲领导力网络的新技术核官员西尔维娅·米什拉说,她 "更关心的是海下的整体模糊问题"。

她说,直到最近,海洋下的运动还是政府的职权范围但现在,海下的工业设施存在越来越多例如,很多大型科技公司正在铺设许多水下光纤通信电缆,米什拉说,"这可能会导致水下检查车辆更加拥挤,并有可能出现混乱"混乱可能来自这样一个事实,即无人机与水面舰艇不同,没有国旗,因此其所有权可能并不明确。

这种不确定性,再加上无人机也可能携带致命的有效载荷,增加了海军部队可能将无害的商业无人机视为敌对的风险"米什拉说:"任何使对手的战略资产处于危险之中的行动都可能产生新的冲突接触点,并加剧战争的风险鉴于潜艇隐身的战略重要性,高尔问道:"为什么任何国家都想探测和跟踪潜艇?只有当你想让一个拥有核武的国家感到紧张时,你才会这么做。

" 即使在冷战时期,当美国和英国例行跟踪苏联的弹道导弹潜艇时,他们这样做只是因为他们知道他们的活动不会被发现,也就是说,不会有升级的风险高尔认为,这是一种危险的傲慢情绪:"积极跟踪第二轮攻击的核力量是你可能想象不到的升级行为。

""所有拥有核武器的国家都非常重视其第二打击力量如果更大的海洋透明度对它们的生存能力产生了新的风险,不管是真实的还是感觉到的,各国可能会以两种方式回应:进一步建立它们的核力量,并采取新的措施来保护和捍卫它们自己,产生新的军备竞赛;或者保持核武器的数量有限,并寻找其他方法来加强它们的生存能力。

"归根结底,这样的考虑并没有削弱某些政府对获得潜艇的热情2021年9月,澳大利亚政府宣布加强与美国和英国的三边伙伴关系这项被称为AUKUS的新协议将为澳大利亚提供多达8艘拥有世界上最令人羡慕的推进技术的核动力潜水艇。

然而,澳大利亚皇家海军可能至少要在20年后才能部署其第一艘新潜艇

波音 "逆戟鲸 "是美国海军库存中最大的水下无人机,于4月在加州亨廷顿海滩举行了命名仪式除其他事项外,该飞船的设计目的是用于反潜战作为其核现代化计划的一部分,美国已经开始用新的哥伦比亚级潜艇替换其全部14艘俄亥俄级弹道导弹潜艇。

该替换计划预计将花费超过1280亿美元用于采购,在其整个生命周期中花费2670亿美元美国政府官员和专家为这些潜艇的高昂费用辩护,他们认为这些潜艇的无懈可击在加强核威慑方面起着关键作用为了保护潜艇的隐蔽性,米什拉说:"有必要进行创造性的思考。

一种可能性是探索一个使用新兴技术进行监视任务的行为准则"这种合作是有先例的在冷战期间,美国和苏联建立了一个安全的通信系统:互信热线,以帮助防止误解像滚雪球一样发展成灾难两国还制定了一套规则和程序,例如绝不沿潜在的威胁轨道发射导弹。

核大国可以同意在探测潜艇方面采取类似的克制措施隐形潜艇并没有消失;它仍有多年的寿命这使我们有充分的时间来寻找新的方法来维持和平