从“北溪”事件到AI护航：AI与无人系统如何守护海底基础设施

输送燃料、电力和通信信号的管道和电缆像全球经济的中枢神经系统一样分布在深海海底。

这些关键连接管线的很大一部分都毫无保护地躺在晦暗的深海海床上，很容易受到破坏，比如2022年俄罗斯向欧洲输送天然气的“北溪”(Nord Stream)管道位于波罗的海海底的部分就遭到了破坏。

如今，正如无人机的使用改变了陆地战争的方式一样，AI也将改变深海作业的方方面面，以及在战时和恐怖主义威胁下如何保护关键的水下基础设施。

为了保护这个海底世界而对其进行观察和了解是个难题。来自从声纳到卫星的各种系统的数据零零散散。分析数据通常需要数周时间。我们需要的是一种类似于谷歌地图(Google Maps)的海底地图，不仅能准确地覆制海洋及其地形，还能及时提供潜在威胁的警报。这就是AI筛选海量数据的能力发挥作用的地方。

由AI支持的水下系统已经在改变海底战争和防御了。军方和政府正在部署无人机和反水雷机器人，它们与水面上的舰艇、水下传感器和卫星协同工作。这些用于导航、测绘和提供水下防御的系统越来越多地使用AI来分析和综合各种来源的数据。

未来几年，工业和军事用户预计这些系统将取得巨大进步。

德国初创公司North.io的首席执行官詹恩·温特(Jann Wendt)表示，有了海中物体的地图和高分辨率数据，自动化系统将能够识别出不属于那里的东西。该公司正致力于创建保护海底技术的系统。他说，确定一个逼近海上风力涡轮机群的物体是威胁还是一只海豚，或者确定一个关键海底电缆附近的物体是岩石还是水雷，这一点至关重要。风力涡轮机很容易受到破坏，它们被固定在海底，通过海底电缆连接到陆地上的电网。

最终目标是，对数千英里的电缆和其他设施进行实时技术监控后，使海洋实际上变成透明的。

“北溪”管道事件发生后，北大西洋北约组织(North Atlantic Treaty Organization, 简称：北约)成立了一个小组，寻找保护北约成员国境内水下基础设施的方法。今年1月，针对与俄罗斯有关联的船只涉嫌攻击海底电缆事件，北约启动了“波罗的海哨兵”(Baltic Sentry)行动，其中包括一支小型水下无人机舰队。俄罗斯方面否认有任何不当行为。

北约这个小组名为“关键海底基础设施协调小组”(Critical Undersea Infrastructure Coordination Cell)。该小组的参谋勒内·海斯(Rene Heise)中校表示，AI是北约这项工作的核心。“未来，空中和水下的无人海事系统将会活跃起来，”他说。“AI将帮助我们开发能够识别和打击水下可疑行为的系统。”

North.io总部位于德国北部城市基尔(Kiel)，该公司正在利用英伟达(Nvidia)和国际商业机器公司(International Business Machines, IBM)等美国科技巨头的技术。德国政府正在资助North.io一个名为“阿格斯”(Argus)的项目，该项目旨在分析数据以检测威胁，项目总成本为350万欧元，约合370万美元。

拥有约70名员工的North.io就像一个仓库，从各种来源收集数据，并训练其AI解读这些数据，以显示海洋中任何时候正在发生的事情，并希望最终能够实时做到这一点。

海洋深处几乎没有光线，因此导航或观测所需的数据主要是声学数据。这些信息由学术研究机构、风力发电场运营商和其他海上商业机构收集，来自定位海洋物体的声纳系统、记录地震的地震记录设备和卫星。

North.io的创新之处在于，它创造了一种管理海量数据并对其进行标准化的方法，使其能够在各种基于云的系统上访问。其主要产品是TrueOcean数据管理系统，用户包括军队、研究机构和海上风电行业的公司。

“我们正在创造一个海洋的数字孪生体，”温特说。“这在几年前是不可能实现的。”

AI的能力不断增强，也推动了军队中采用无人防御系统的趋势。水下无人机最初是为了扫描海洋和为工业及研究收集数据而开发的。但在过去几年里，各国海军和政府越来越多地开始使用这些自主水下航行器(AUV)来加强防御。美国和其他地方的许多大型防务承包商都在建造水下无人机，包括BAE Systems、诺斯洛普格拉曼公司(Northrop Grumman)、波音公司(Boeing)和新兴公司Anduril。

美国海军和五角大楼的国防创新部门(Defense Innovation Unit，简称DIU)今年1月从挪威制造商Kongsberg Discovery购买了一艘名为Hugin的自主水下航行器。DIU成立于2015年，旨在加速军方采用商用尖端技术。参与采购该航行器的DIU官员丹尼尔·雷德蒙(Daniel Redmon)表示，该航行器将由海军先进的海底作战部队进行测试。

Kongsberg驻美国的无人系统销售副总裁里奇·帕特森(Rich Patterson)表示，该公司开发Hugin是为了兼顾民用和军用。这款AUV外观与迷你潜艇类似，最大下潜深度为6,000米（3.7英里），可以携带一系列先进的声纳传感器，包括一种可以绘制海底地图的声纳，以及摄像头、激光器等设备。

尽管如此，实现完全的海底自主性需要精确、实时的海洋和目标测绘图，目前仍然存在许多障碍。例如，用于清除水雷的水下航行器通常只能识别已知物体。因此，如果威胁物体不在AI的目录中，它可能不会被识别为威胁。

“这将需要建造更多的海底基础设施，”DIU的雷德蒙说。“我们将需要充电站、可以传输数据的地方等等，而我们目前只绘制了大约10%的海洋地图。”