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插图:Edmon DeHaro
弗吉尼亚级快速攻击潜艇维吉尼亚州将于2010年穿越地中海。当时，只要潜水，它就能消失。
美国海军
现在，潜艇捉迷藏的游戏可能正在接近这样一个临界点:潜艇再也无法躲避探测，只能直接消失。它可能会到来早在2050年，根据一份最近的研究堪培拉的澳大利亚国立大学国家安全学院。这个时机尤为重要，因为设计和建造一艘潜艇所需的巨额成本至少要分摊60年。今天开始服役的潜艇应该在2082年仍在服役。核动力潜艇，比如弗吉尼亚号-级快攻潜艇，各费大约28亿美元美国国会预算办公室的数据显示。这只是购买价格;新哥伦比亚号飞机生命周期的总成本-级弹道导弹潜艇估计超过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巨大的，技术细节是严格保密的。许多海军专家都在猜测，传感技术可以与现代人工智能方法配合使用，以抵消潜艇的隐身性。罗斯北约(NATO)前副秘书长约翰·安德森(john john)警告说，“潜艇的隐身性将难以维持，因为在水下和水下的各种多光谱传感将变得越来越普遍。”隐身和探测之间持续的竞争正变得越来越不稳定，因为这些新技术有可能打破平衡。
我们有了找到潜艇的新方法
如今用于探测潜艇的传感技术已经不再仅仅是通过听觉来探测潜艇，而是通过各种非声学技术来精确定位潜艇的位置。潜艇现在可以通过它们发射的微量辐射和化学物质，地球磁场的轻微扰动，以及激光或LED脉冲的反射光来探测。所有这些方法都是为了探测自然环境中的异常现象，正如过去十年发展起来的复杂的基线条件模型所代表的那样，这在一定程度上要归功于摩尔定律在计算能力方面的进步。
机载激光传感器可以探测到潜伏在水面附近的潜亚博排列五投注网站艇。亚博真人yabo.at
华盛顿特区战略与国际研究中心的专家表示，有两种方法可供选择特定的承诺．激光雷达传感亚博排列五投注网站器通过水发射激光脉冲，对物体进行高精度的3D扫描。磁异常探测(MAD)仪器监测地球磁场，并能探测到水下潜艇金属外壳引起的细微扰动。
这两种传感亚博排列五投注网站器都有缺点。MAD只能在低空或水下工作。它往往不够敏感，无法挑出潜艇引起的干扰从海底电磁场的许多其他微妙变化中。
激光雷达有更好的范围和决议可以安装在卫星上，但是耗电很大-射程几百米的标准汽车单元可以燃烧25瓦．激光雷达也是非常昂贵特别是在太空中操作时。在2018年,美国宇航局发射了一颗卫星用激光成像技术来监测地球表面的变化——尤其是海洋表面模式的变化;这颗卫星耗资超过10亿美元。
事实上，传感器放置的位置是至关重要的。亚博排列五投注网站水下传感器阵列本身并不能终结潜艇的隐身性。退役陆军少将约翰高尔他指出，传感器“需要被放置在一个不受渔捞、不受地震活动影响的地方，而且要靠近可以对传感器进行监测和传输收集到的数据的地点。”亚博排列五投注网站这严重限制了我们的选择。”
解决精确放置需求的一种方法是使传感器可移动。亚博排列五投注网站水下无人机蜂群可以做到这一点，这就是为什么一些专家提出将其作为终极反潜能力。
例如，克拉克指出，这种无人机现在具有更强的计算能力，电池一次充电可以持续使用两周。美国海军正在研制一种可以运行90天的无人机。无人机现在还配备了之前提到的化学、光学和地磁传感器。亚博排列五投注网站网络化的水下无人潜航器，也许可以与机载无人潜航器协同工作，可能不仅对探测潜艇有用，而且对探测潜艇也有用摧毁他们这就是为什么一些国家的军队在无人机上投入巨资。
2020年，一架用于探测潜艇的美国海军P-8海神飞机在日本冲绳等待加油。美国海军
例如，中国海军已经投资了一种鱼被称为机器鲨鱼的水下无人机它是专门为狩猎潜艇而设计的。与此同时，美国海军正在开发低成本无人机群技术，用于执行监视任务。每架蝗虫无人机重约6公斤，成本1.5万美元，可配备MAD传感器;亚博排列五投注网站它可以在海面低空掠过，探测水下信号。军方研究无人机的选择，因为它可能会奏效。话又说回来，它很可能不会。
机器人鲨鱼是由北京博雅工道机器人科技有限公司制造的一艘2.2米长的潜水器，据说能够进行水下监视和未指明的反潜行动。该公司表示，这款机器人通过三关节结构摆动尾鳍，速度可达每秒5米(10节)，比标准螺旋桨发出的噪音更小。robosea.org
高尔认为，水下无人潜航器是“最不可能对潜艇隐身性的衰落产生影响的创新”。海军需要大量的无人机，数据传输速度极慢，而且无人机的传输范围很短。无人机也很吵，而且非常容易被发现。他补充说:“更不用说控制数千架水下无人机远远超出了目前的技术能力。”
高尔说，“在阻塞点同时使用无人机和声纳网络来探测潜艇巡逻”是可能的。在具有重要战略意义的潜艇巡逻咽喉点中，有英国潜艇在爱尔兰两侧的出口路线;海南岛和台湾岛周围的海域，供中国潜艇使用;在巴伦支群岛或千岛岛链，供俄罗斯潜艇使用;胡安-德-富卡海峡，是美国太平洋潜艇的聚集地。另一方面，他指出，“它们可以被监控和移除，因为它们靠近主权领土。因此，挑战可能会超过收益。”
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，这代表了我们探测能力的最重大转变。”超过2800这些卫星中有一颗已经进入轨道。政府曾经主导太空，因为建造和发射卫星的成本太高。如今，有了便宜得多的卫星技术，私人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地球表面的每一个角落．它们配备了广泛的传感技术，包括合成孔径雷达(SAR)，它可以在远距离移动时扫描下方的场景，提供的结果与你从超长天线获得的结果类似。由于这些卫星星座每天多次观测同一位置，它们可以捕捉到活动的微小变化。
专家们几十年前就知道了基于潜艇在海洋中移动时形成的尾流模式，用SAR探测潜艇的可能性。为了探测这种被称为伯努利峰和开尔文尾迹的模式，美国海军已经投资于AN/APS-154先进机载传感器由雷神公司开发。机载雷达设计用于低空操作，似乎配备了高分辨率SAR和激光雷达传感器。亚博排列五投注网站
装有SAR和其他成像仪器的商业卫星现在的分辨率可以与政府卫星竞争，并以极其实惠的价格向客户提供服务。换句话说，有很多相关的、非机密的数据可用于跟踪潜艇，而且数量呈指数级增长。
总有一天，这种趋势会很重要。但不是现在。
杰弗里•刘易斯詹姆斯·马丁防扩散研究中心东亚防扩散项目主任，他经常在工作中使用卫星图像来跟踪核发展．但是跟踪潜艇是另一回事。刘易斯说:“尽管这是一项商业上可用的技术，但我们今天仍然无法实时看到潜艇。”
商业卫星图像降低潜艇隐身性的那一天可能会到来，高尔说，但“我们还没有到那一天。即使你实时定位了一艘潜艇，10分钟后，也很难再找到它。”
yabo2016网上亚博A人工智能配合其他子探测技术
虽然这些新的传感方法有可能使潜艇更加可见，但没有一种方法能够单独完成这项工作。可能让他们合作的是我们这个时代的主要技术:人工智能。网上亚博Ayabo2016
“当我们看到今天无处不在的传感能力与大数据分析的力量相结合的潜力时，”Gottemoeller说，“很自然地会问一个问题:现在终于有可能了吗?”她的职业生涯开始于20世纪70年代，当时美国海军已经对苏联的潜艇探测技术感到担忧。
潜艇现在可以通过它们发射的微量辐射和化学物质，地球磁场的轻微扰动，以及激光或LED脉冲的反射光来探测。
与必须提前编程的传统软件不同，这里使用的机器学习策略，即深度学习，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，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，使科学家能够识别98.5%的人类蛋白质的结构。尤其是早期的游戏工作去而且国际象棋的研究表明，即使在速度并不快的硬件上运行，深度学习也可以超越最好的旧软件技术。
要让人工智能在潜艇探测领域发挥作用，必须克服几个技术挑战。第一个挑战是训练算法，这涉及从海洋表面的持续卫星覆盖中获取大量和各种传感器数据，以及在战略位置的定期水下收集数据。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，然后将新数据输入模型，以发现细微的异常。这种自动探测最有可能在海洋的任何地方探测到潜艇的存在，并根据过去的运输模式预测位置。
第二个挑战是实时收集、传输和处理大量数据。这项任务将需要比我们现在拥有的更强大的计算能力，无论是在固定的还是移动的收集平台上。但即使是今天的技术也可以开始把各种各样的技术难题拼凑在一起。
核威慑取决于潜艇的隐藏能力
在未来的几年里，浩瀚的海洋将继续保护潜艇的隐身性。但海洋透明度提高的前景本身就会对全球安全产生影响。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。如果情况改变了呢?
刘易斯说:“我们想当然地认为，我们依赖的很大一部分部队基本上处于无懈可击的位置。”即使新的发展不会大大降低潜艇的隐身能力，仅仅是这种减少的感觉就可能破坏战略稳定。
美国海军最近在印度-太平洋地区部署了一架诺斯罗普·格鲁曼公司的MQ-8C无人直升机，用于监视。在未来，它还将用于反潜作战。诺斯罗普·格鲁曼公司
戈特莫勒警告说，“任何认为核潜艇变得更容易成为攻击目标的看法，都将导致对二次打击部队生存能力的质疑。因此，各国将竭尽所能应对任何此类脆弱性。”
专家们对海洋透明度的不可逆性意见不一。因为任何技术突破都不会在一夜之间实现，“各国应该有足够的时间来制定对抗措施，抵消任何改进的探测能力，”他说马特·科达Roger Bradbury和他在澳大利亚国立大学国家安全学院的8位同事表示，他的研究结果可能会对他的研究产生影响不同意他声称，到2050年，任何对抗探测技术的技术能力都将开始下降。
科尔达还指出，海洋透明度在一定程度上“不会对各国产生同样的影响。这就提出了一些有趣的问题。”例如，美国核动力潜艇是“地球上最安静的潜艇”。它们实际上是无法探测到的．即使潜艇在总体上变得更加显眼，这可能对美国潜艇的生存能力没有任何实质性影响。”
西尔维娅Mishra伦敦智库欧洲领导网络(European Leadership Network)的一位新技术核官员说，她“更担心海底模棱两可的总体问题”。她说，直到最近，海底活动还是政府的职权范围。但现在，这一趋势正在增长海底工业存在．例如，公司正在铺设许多水下光纤通信电缆，Mishra说，“这可能会导致水下检查车辆更加拥挤，并可能造成混乱。”
在罗德岛新港纳拉甘塞特湾举行的洗礼仪式上，一架名为“蛇头”的大型水下无人潜航器被设计为由美国海军核动力潜艇发射和回收美国海军
混淆可能是因为无人机不像水面舰艇，它不悬挂国旗，因此它们的所有权可能不清楚。这种不确定性，再加上无人机也可能携带致命载荷，增加了海军可能将一架无害的商业无人机视为敌对的风险。Mishra说:“任何将对手的战略资产置于危险之中的行动都可能产生新的冲突接触点，并加剧战争风险。”
考虑到潜艇隐身的战略重要性，高尔问道:“为什么有国家想要探测和跟踪潜艇?只有当你想让一个拥有核武器的国家感到紧张时，你才会这么做。”即使在冷战时期，当美国和英国定期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:“积极追踪二次打击核力量的升级，就像你可以想象的那样。”
“所有拥有核武器的国家都非常重视他们的二次打击力量，”高特莫勒说。她说，如果更大的海洋透明度对其生存能力产生了新的风险，无论是真实的还是想象中的，各国可能会以两种方式应对:进一步加强核力量，并采取新的措施来保护和防御它们，从而产生新的军备竞赛;或者限制核武器的数量，并找到其他方法来增强它们的生存能力。
最终，这些考虑并没有减弱某些政府购买潜艇的热情。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。这项名为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垂涎的推进技术的核动力潜艇。然而,可能至少要20年在澳大利亚皇家海军部署第一艘新潜艇之前。
波音Orca是美国海军最大的水下无人潜航器，于今年4月在加利福尼亚州亨廷顿海滩举行了命名仪式。除了其他用途外，该艇的设计用途是反潜战。波音公司
作为其核现代化计划的一部分，美国已经开始了替换全部14艘俄亥俄级弹道导弹潜艇用新的哥伦比亚级船。替换计划预计采购成本超过1280亿美元，整个生命周期成本为2670亿美元。美国政府官员和专家证明这些潜艇的高昂成本是合理的他们在增强核威慑方面发挥了关键作用，因为他们被认为是无懈可击的。
为了保护潜艇的隐身性，米什拉说:“需要创造性思维。一种可能性是探索一种行为准则，以便在监视任务中使用新兴技术。”
这种合作是有先例的。冷战期间，美国和苏联建立了一个安全的通信系统——热线，以防止误解像滚雪球一样演变成灾难。两国还制定了一系列规则和程序，比如永远不要沿着具有潜在威胁的轨道发射导弹。核大国可以同意在探测潜艇方面采取类似的克制。隐形潜艇并没有消失;它还有很多年的寿命。这给了我们充足的时间去寻找维护和平的新方法。
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