計算機聽音尋船

研究人員訓練機器學習算式“偷聽”貨船經過時發出的聲音以確定它的位置。圖片來源：Christopher Intagliata

在電影《獵殺紅色十月號》中，由演員Sean Connery扮演的蘇聯潛艇艇長命令船員確定一個目標的定位時說：“Vasily，給我一個聲脈沖，只要一個。”

這里的聲脈沖是指“主動聲吶”。美國海軍研究辦公室（ONR）的Bob Headrick說，它是打開手電筒的聲學對等物。這意味著你在獲得信息，但同時也向其他船只泄露了自己的位置。

“你知道對于潛艇來說第一要務是保證不被人發現。”潛艇可以通過偷聽其他船只的聲音——如傾聽螺旋槳和電子設備的聲音——確保自己的秘密位置。這樣的方法叫作“被動聲吶”，通常它需要一名有技術的操作者。但研究人員正在教機器做這件事。

他們首先用28個水下麥克風的陣列記錄了水下貨船離開加州海岸時的隆隆聲，并把這種聲音和船只的真實GPS坐標“喂給”機器學習算式。然后，研究人員給了算式新的記錄并提問：“現在船在哪里？”

“它做得非常好。”斯克里普斯海洋研究所水下聲學研究博士Emma Ozanich說。利用聽學數據，她說，算式指出了10公里外船的位置，誤差僅有兩三百米。

但人們并不清楚該機器現在知道什么。“機器學習特別是神經網絡有趣的一部分是，它很難真正把具體學習的東西拿出來。它有點像一個黑盒子。”該研究近日發表于《美國聲學學報》。

ONR的Bob Headrick說，與真實世界場景潛艇需要解決的問題相比，這里使用的數據相對簡單。盡管如此，他依然表示，隨著進一步的發展，你可以“通過努力，創造一個可以擊敗訓練有素的操作員的計算機程序”。

畢竟，機器打敗最好的人類操作員是有先例的。那就是另一場戰役：國際象棋。