计算机听音寻船

研究人员训练机器学习算式“偷听”货船经过时发出的声音以确定它的位置。图片来源:Christopher Intagliata

在电影《猎杀红色十月号》中,由演员Sean Connery扮演的苏联潜艇艇长命令船员确定一个目标的定位时说:“Vasily,给我一个声脉冲,只要一个。”

这里的声脉冲是指“主动声呐”。美国海军研究办公室(ONR)的Bob Headrick说,它是打开手电筒的声学对等物。这意味着你在获得信息,但同时也向其他船只泄露了自己的位置。

“你知道对于潜艇来说第一要务是保证不被人发现。”潜艇可以通过偷听其他船只的声音——如倾听螺旋桨和电子设备的声音——确保自己的秘密位置。这样的方法叫作“被动声呐”,通常它需要一名有技术的操作者。但研究人员正在教机器做这件事。

他们首先用28个水下麦克风的阵列记录了水下货船离开加州海岸时的隆隆声,并把这种声音和船只的真实GPS坐标“喂给”机器学习算式。然后,研究人员给了算式新的记录并提问:“现在船在哪里?”

“它做得非常好。”斯克里普斯海洋研究所水下声学研究博士Emma Ozanich说。利用听学数据,她说,算式指出了10公里外船的位置,误差仅有两三百米。

但人们并不清楚该机器现在知道什么。“机器学习特别是神经网络有趣的一部分是,它很难真正把具体学习的东西拿出来。它有点像一个黑盒子。”该研究近日发表于《美国声学学报》。

ONR的Bob Headrick说,与真实世界场景潜艇需要解决的问题相比,这里使用的数据相对简单。尽管如此,他依然表示,随着进一步的发展,你可以“通过努力,创造一个可以击败训练有素的操作员的计算机程序”。

毕竟,机器打败最好的人类操作员是有先例的。那就是另一场战役:国际象棋。

来源:中国科学报

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