潛艇的核心價值在于其在戰(zhàn)爭中的隱藏能力。在核戰(zhàn)爭中，核威懾可能可以摧毀一切武器，但潛艇的隱藏能力讓其有可能幸存，并對敵方進行核回?fù)?。這也被軍事領(lǐng)域成為二次打擊能力，或者核報復(fù)能力。
理論上來說，從核威懾角度看，二次打擊能力愈強，兩國發(fā)生核戰(zhàn)的幾率也愈小，反而能達成更為穩(wěn)定的核均衡關(guān)系。因此確保潛艇在核戰(zhàn)爭中的第一次導(dǎo)彈襲擊中幸存下來，并在第二次襲擊中****導(dǎo)彈回應(yīng)，是大國之間威懾戰(zhàn)略的關(guān)鍵。
也正因如此，任何破壞潛艇隱藏能力的技術(shù)，都可能成為破壞世界的和平的“蝴蝶的翅膀”。
近一個世紀(jì)以來，海軍工程師一直在努力開發(fā)更快、更隱蔽的潛艇；但他們同樣努力推進各種雷達、聲納和其他旨在探測、瞄準(zhǔn)和消滅敵方潛艇的技術(shù)。
現(xiàn)在，由于眾多信號探尋的新技術(shù)的出現(xiàn)，算力的迅速發(fā)展，特別是人工智能技術(shù)的進步，與潛艇“捉迷藏”的游戲可能正在接近尾聲。根據(jù)堪培拉澳大利亞國立大學(xué)國家安全學(xué)院最近的一項研究，這種平衡最早可能在2050年被打破 。然而，目前服役的潛艇應(yīng)該在2082年仍然在使用中。核動力潛艇，例如弗吉尼亞級快速攻擊潛艇，每艘成本大約為28億美元，根據(jù)美國國會預(yù)算辦公室的數(shù)據(jù)，這只是購買價格；新型哥倫比亞級彈道導(dǎo)彈潛艇 的總生命周期成本估計超過 3950 億美元。
探測敵對國家的潛艇和保護自己的潛艇不被探測的雙重問題是巨大的，技術(shù)細(xì)節(jié)是嚴(yán)密保密的。許多海軍專家都在猜測可以與現(xiàn)代人工智能方法結(jié)合使用的傳感技術(shù)，以消除潛艇的隱身性。 北約前副秘書長羅斯·戈特莫勒（ Rose Gottemoeller ）警告說，“潛艇的隱身性將難以維持，因為各種類型的、多光譜的、進出水的傳感變得越來越普遍?！?nbsp;隨著這些新技術(shù)威脅要顛覆這種平衡，隱身和探測之間正在進行的競爭變得越來越不穩(wěn)定。
尋找潛艇的新方法
當(dāng)今用于探測潛艇的傳感技術(shù)正在迅速進化，不止通過聽到潛艇的聲音，而是通過各種非聲學(xué)技術(shù)精確定位它們的位置。通過潛艇發(fā)出的微量輻射和化學(xué)物質(zhì)、地球磁場的輕微干擾以及激光或 LED 脈沖的反射光，都可以檢測潛艇的位置。這些方法主要通過檢測自然環(huán)境中的異常數(shù)據(jù)獲取信號，如過去十年內(nèi)開發(fā)的復(fù)雜基線條件模型所代表的那樣，部分歸功于摩爾定律在計算能力方面的進步。
機載激光傳感器可以探測潛伏在水面附近的潛艇。 據(jù)華盛頓特區(qū)戰(zhàn)略與國際研究中心的專家稱，有兩種方法在潛艇探測領(lǐng)域最有突破性：1、激光雷達傳感器通過水中傳輸激光脈沖，對物體進行高精度 3D 掃描；2、磁異常檢測 (MAD) 儀器監(jiān)測地球磁場，可以檢測由水下潛艇的金屬船體引起的細(xì)微干擾。 不過兩種傳感器都有缺點。MAD 僅在低海拔或水下工作。它通常不夠靈敏，無法 從海底電磁場的許多其他細(xì)微變化中 找出由潛艇引起的干擾。 激光雷達具有更好的射程和分辨率，可以安裝在衛(wèi)星上，但它消耗大量功率：對于一個標(biāo)準(zhǔn)的汽車單元，射程幾百米的距離，可以燃燒25 瓦。激光雷達也非常昂貴，尤其是在太空中運行時。2018 年，NASA ****了一顆采用激光成像技術(shù)的衛(wèi)星，以監(jiān)測地球表面的變化——尤其是海洋表面圖案的變化；這顆衛(wèi)星的成本超過 10 億美元。 事實上，放置傳感器的位置也至關(guān)重要。水下傳感器陣列本身不能找到潛艇的位置。英國皇家海軍前潛艇指揮官、退役少將約翰·高爾指出，傳感器“需要放置在不受拖釣或釣魚、不受地震活動影響的地方，并且靠近可以對其進行監(jiān)控的位置。他們可以將收集的數(shù)據(jù)傳輸回來。這嚴(yán)重限制了可用的選項?！?/span> 解決精確放置需求的一種方法是使傳感器移動。 水下無人機群可以做到這一點，這就是為什么一些專家建議將它們作為終極反潛力量。 例如，美國海軍正在研制一種可以運行90天的無人機。無人機現(xiàn)在還配備了前面提到的化學(xué)、光學(xué)和地磁傳感器。聯(lián)網(wǎng)的水下無人機，可以與機載無人機一起工作，不僅可以用于探測潛艇，還可以用于摧毀它們，這就是為什么一些軍隊正在大力投資這類研究。
2020 年，一架配備探測潛艇的美國海軍 P-8 Poseidon 飛機在日本沖繩等待加油。 例如，美國海軍正在開發(fā)低成本無人機集群技術(shù)，用于執(zhí)行監(jiān)視任務(wù)。每架 Locust 無人機重約 6 公斤，售價 15,000 美元，可配備 MAD 傳感器；它可以掠過海洋表面的低處以檢測水下信號，通過各種方法建立先進的水下通信網(wǎng)絡(luò)，推進各種實時海底數(shù)據(jù)共享能力，例如深海潛航器通過電纜連接到水面浮標(biāo)，并將收集到的數(shù)據(jù)立即發(fā)送到各種水面和空中平臺。美國雷神公司研制中的“梭子魚”無人掃雷載具則更進一步，它采用無線海底數(shù)據(jù)鏈路和自主算法設(shè)計，號稱可以發(fā)現(xiàn)、跟蹤甚至摧毀水雷等敵方目標(biāo)，而無需人工干預(yù)。
Robo-Shark 是由博雅工道機器人科技公司制造的 2.2 米長的潛水器，該公司表示，該機器人通過使用三關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)來擺動尾鰭，以每秒 5 米（10 節(jié)）的速度移動，比標(biāo)準(zhǔn)螺旋槳產(chǎn)生的噪音更小。 但也有人認(rèn)為水下無人機是“最不可能改變潛艇隱身能力的創(chuàng)新”。海軍需要很多無人機，數(shù)據(jù)傳輸速度極慢，無人機的傳輸距離很短。無人機也很嘈雜，非常容易被發(fā)現(xiàn)。更不用說控制數(shù)以千計的水下無人機遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)前的技術(shù)能力。 高爾認(rèn)為，更強大的潛艇探測手段在于“商業(yè)衛(wèi)星對地球表面的持續(xù)覆蓋”，他說，“與過去相比，這代表了我們探測能力的最重大轉(zhuǎn)變?！?nbsp;這些衛(wèi)星中有2,800多顆已經(jīng)在軌。政府曾經(jīng)主導(dǎo)太空，因為建造和****衛(wèi)星的成本如此之高。如今，可以使用便宜得多的衛(wèi)星技術(shù)，私營公司正在****由數(shù)萬顆衛(wèi)星組成的星座，這些衛(wèi)星可以協(xié)同工作，對地球表面的每一點進行成像。它們配備了廣泛的傳感技術(shù)，包括合成孔徑雷達 (SAR)，可以在遠(yuǎn)距離移動的同時掃描下方的場景，提供的結(jié)果類似于您從極長的天線中獲得的結(jié)果。由于這些衛(wèi)星星座每天多次查看相同的位置，因此它們可以捕捉到活動的微小變化。 幾十年來，專家們已經(jīng)知道根據(jù)潛艇在海洋中移動時形成的尾流模式檢測具有 SAR 的潛艇的可能性。為了檢測這種被稱為伯努利峰和開爾文尾跡的模式，美國海軍投資了由雷神公司開發(fā)的AN/APS-154 先進機載傳感器。機載雷達設(shè)計用于低空運行，似乎配備了高分辨率 SAR 和激光雷達傳感器。 配備 SAR 和其他成像儀器的商業(yè)衛(wèi)星現(xiàn)在正在達到可以與政府衛(wèi)星競爭的分辨率，并以極其實惠的價格為客戶提供接入服務(wù)。換句話說，有很多相關(guān)的、未分類的數(shù)據(jù)可用于跟蹤潛艇，而且數(shù)量呈指數(shù)級增長。 詹姆斯·馬丁防擴散研究中心東亞防擴散項目主任杰弗里·劉易斯在他的工作中經(jīng)常使用衛(wèi)星圖像來跟蹤核發(fā)展。但跟蹤潛艇是另一回事?！氨M管這是一種商業(yè)可用的技術(shù)，但我們今天仍然看不到實時潛艇，”劉易斯說。 高爾也認(rèn)為，雖然商業(yè)衛(wèi)星圖像降低潛艇隱身性的那一天很可能會到來，但目前還不具備這種能力?！凹词鼓銓崟r定位了一艘潛艇，10分鐘后也很難再找到?！?/span>
人工智能如何協(xié)調(diào)其他檢測技術(shù)探尋潛艇盡管這些新的傳感方法有可能使?jié)撏Ц涌梢?，但沒有任何一種可以單獨完成這項工作。可能使它們協(xié)同工作的是我們這個時代的技術(shù)新星——人工智能。
與必須提前編程的傳統(tǒng)軟件不同，深度學(xué)習(xí)可以在沒有外部幫助的情況下找到數(shù)據(jù)中的模式。就在去年，DeepMind 的 AlphaFold 計劃在預(yù)測氨基酸如何折疊成蛋白質(zhì)方面取得了突破，使科學(xué)家能夠識別 98.5% 的人類蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。早期的游戲工作，尤其是圍棋和國際象棋，表明深度學(xué)習(xí)可以超越最好的舊軟件技術(shù)。 但人工智能要在潛艇探測中發(fā)揮作用，必須克服幾個技術(shù)挑戰(zhàn)。 第一個挑戰(zhàn)是訓(xùn)練算法，這涉及從海洋表面的衛(wèi)星覆蓋以及從水下固定位置獲取的大量傳感器數(shù)據(jù)。使用這些數(shù)據(jù)，人工智能可以建立一個詳細(xì)的基線條件模型，然后將新數(shù)據(jù)輸入模型中以發(fā)現(xiàn)細(xì)微的異常。這種自動偵查最有可能檢測海洋中任何地方是否存在潛艇，并根據(jù)過去的數(shù)據(jù)模式預(yù)測位置。 第二個挑戰(zhàn)是實時收集、傳輸和處理大量數(shù)據(jù)。這項任務(wù)需要比現(xiàn)在更強的計算能力，無論是在固定收集平臺上還是在移動收集平臺上。
核威懾取決于潛艇的隱藏能力未來幾年，廣闊的海洋將繼續(xù)保護潛艇的隱身性。但是，提高海洋透明度的可能性本身就對全球安全產(chǎn)生了影響。攜帶彈道導(dǎo)彈的隱蔽潛艇提供了對第一次核打擊進行報復(fù)的威脅。如果情況發(fā)生變化，怎么辦？
劉易斯說：“我們認(rèn)為我們所依賴的程度是理所當(dāng)然的，我們有很大一部分部隊處于基本上無懈可擊的位置。” 即使新的發(fā)展并沒有大大降低潛艇的隱身性，僅僅對這種降低的看法可能會破壞戰(zhàn)略穩(wěn)定性。
美國海軍最近在印度太平洋地區(qū)部署了一架諾斯羅普·格魯曼公司 MQ-8C 無人駕駛直升機，用于監(jiān)視。未來，它還將用于反潛作戰(zhàn)。 專家們不同意海洋透明度的不可逆性。因為任何技術(shù)突破都不會在一夜之間實現(xiàn)，“各國應(yīng)該有足夠的時間來制定對抗措施，以抵消任何改進的檢測能力，” 華盛頓特區(qū)美國科學(xué)家聯(lián)合會高級研究員馬特科爾達說。澳大利亞國立大學(xué)國家安全學(xué)院的羅杰·布拉德伯里和八位同事對此持不同意見，聲稱任何對抗檢測技術(shù)的技術(shù)能力都將在 2050 年開始下降。
波音 Orca 是美國海軍庫存中最大的水下無人機，于 4 月在加利福尼亞州亨廷頓海灘進行了命名。該飛行器的設(shè)計目的之一是用于反潛戰(zhàn)。 作為核現(xiàn)代化計劃的一部分，美國已開始用新的哥倫比亞級潛艇替換其由 14 艘俄亥俄級彈道導(dǎo)彈潛艇組成的整個艦隊。更換計劃預(yù)計將花費超過 1280 億美元的收購成本和 2670 億美元的整個生命周期。美國政府官員和專家證明這些潛艇的高昂成本是合理的，因為它們在加強核威懾方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，因為它們被認(rèn)為是無懈可擊的。 為了保護潛艇的隱身性，也有專家表示，需要探索使用新興技術(shù)進行監(jiān)視任務(wù)的行為準(zhǔn)則。 這種合作也存在先例。冷戰(zhàn)期間，美國和蘇聯(lián)就建立了一個安全的通信系統(tǒng)，希望通過一條熱線防止小誤會滾雪球演變成災(zāi)難。兩國還制定了一系列規(guī)則和程序，例如永遠(yuǎn)不要沿著潛在的威脅軌道****導(dǎo)彈。核大國可以同意在探測潛艇時采取類似的克制。****潛艇并沒有消失；它還有若干年的壽命，這能夠給我們充足的時間來尋找新的方法來保持和平。 素材來源：https://spectrum.ieee.org/nuclear-submarinehttps://www.nti.org/analysis/articles/submarine-detection-and-monitoring-open-source-tools-and-technologies/https://www.reuters.com/investigates/special-report/china-army-nuclear-cn/
加入技術(shù)交流群
