潜艇的核心价值在于其在战争中的隐藏能力。在核战争中，核威慑可能可以摧毁一切武器，但潜艇的隐藏能力让其有可能幸存，并对敌方进行核回击。这也被军事领域成为二次打击能力，或者核报复能力。

理论上来说，从核威慑角度看，二次打击能力愈强，两国发生核战的几率也愈小，反而能达成更为稳定的核均衡关系。因此确保潜艇在核战争中的第一次导弹袭击中幸存下来，并在第二次袭击中****导弹回应，是大国之间威慑战略的关键。

也正因如此，任何破坏潜艇隐藏能力的技术，都可能成为破坏世界的和平的“蝴蝶的翅膀”。

近一个世纪以来，海军工程师一直在努力开发更快、更隐蔽的潜艇；但他们同样努力推进各种雷达、声纳和其他旨在探测、瞄准和消灭敌方潜艇的技术。

现在，由于众多信号探寻的新技术的出现，算力的迅速发展，特别是人工智能技术的进步，与潜艇“捉迷藏”的游戏可能正在接近尾声。根据堪培拉澳大利亚国立大学国家安全学院最近的一项研究，这种平衡最早可能在2050年被打破 。然而，目前服役的潜艇应该在2082年仍然在使用中。核动力潜艇，例如弗吉尼亚级快速攻击潜艇，每艘成本大约为28亿美元，根据美国国会预算办公室的数据，这只是购买价格；新型哥伦比亚级弹道导弹潜艇 的总生命周期成本估计超过 3950 亿美元。

探测敌对国家的潜艇和保护自己的潜艇不被探测的双重问题是巨大的，技术细节是严密保密的。许多海军专家都在猜测可以与现代人工智能方法结合使用的传感技术，以消除潜艇的隐身性。 北约前副秘书长罗斯·戈特莫勒（ Rose Gottemoeller ）警告说，“潜艇的隐身性将难以维持，因为各种类型的、多光谱的、进出水的传感变得越来越普遍。” 随着这些新技术威胁要颠覆这种平衡，隐身和探测之间正在进行的竞争变得越来越不稳定。

寻找潜艇的新方法

当今用于探测潜艇的传感技术正在迅速进化，不止通过听到潜艇的声音，而是通过各种非声学技术精确定位它们的位置。通过潜艇发出的微量辐射和化学物质、地球磁场的轻微干扰以及激光或 LED 脉冲的反射光，都可以检测潜艇的位置。这些方法主要通过检测自然环境中的异常数据获取信号，如过去十年内开发的复杂基线条件模型所代表的那样，部分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潜伏在水面附近的潜艇。 据华盛顿特区战略与国际研究中心的专家称，有两种方法在潜艇探测领域最有突破性：1、激光雷达传感器通过水中传输激光脉冲，对物体进行高精度 3D 扫描；2、磁异常检测 (MAD) 仪器监测地球磁场，可以检测由水下潜艇的金属船体引起的细微干扰。 不过两种传感器都有缺点。MAD 仅在低海拔或水下工作。它通常不够灵敏，无法 从海底电磁场的许多其他细微变化中 找出由潜艇引起的干扰。 激光雷达具有更好的射程和分辨率，可以安装在卫星上，但它消耗大量功率：对于一个标准的汽车单元，射程几百米的距离，可以燃烧25 瓦。激光雷达也非常昂贵，尤其是在太空中运行时。2018 年，NASA ****了一颗采用激光成像技术的卫星，以监测地球表面的变化——尤其是海洋表面图案的变化；这颗卫星的成本超过 10 亿美元。 事实上，放置传感器的位置也至关重要。水下传感器阵列本身不能找到潜艇的位置。英国皇家海军前潜艇指挥官、退役少将约翰·高尔指出，传感器“需要放置在不受拖钓或钓鱼、不受地震活动影响的地方，并且靠近可以对其进行监控的位置。他们可以将收集的数据传输回来。这严重限制了可用的选项。” 解决精确放置需求的一种方法是使传感器移动。 水下无人机群可以做到这一点，这就是为什么一些专家建议将它们作为终极反潜力量。 例如，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前面提到的化学、光学和地磁传感器。联网的水下无人机，可以与机载无人机一起工作，不仅可以用于探测潜艇，还可以用于摧毁它们，这就是为什么一些军队正在大力投资这类研究。 2020 年，一架配备探测潜艇的美国海军 P-8 Poseidon 飞机在日本冲绳等待加油。 例如，美国海军正在开发低成本无人机集群技术，用于执行监视任务。每架 Locust 无人机重约 6 公斤，售价 15,000 美元，可配备 MAD 传感器；它可以掠过海洋表面的低处以检测水下信号，通过各种方法建立先进的水下通信网络，推进各种实时海底数据共享能力，例如深海潜航器通过电缆连接到水面浮标，并将收集到的数据立即发送到各种水面和空中平台。美国雷神公司研制中的“梭子鱼”无人扫雷载具则更进一步，它采用无线海底数据链路和自主算法设计，号称可以发现、跟踪甚至摧毁水雷等敌方目标，而无需人工干预。Robo-Shark 是由博雅工道机器人科技公司制造的 2.2 米长的潜水器，该公司表示，该机器人通过使用三关节结构来摆动尾鳍，以每秒 5 米（10 节）的速度移动，比标准螺旋桨产生的噪音更小。 但也有人认为水下无人机是“最不可能改变潜艇隐身能力的创新”。海军需要很多无人机，数据传输速度极慢，无人机的传输距离很短。无人机也很嘈杂，非常容易被发现。更不用说控制数以千计的水下无人机远远超出了当前的技术能力。 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。” 这些卫星中有2,800多颗已经在轨。政府曾经主导太空，因为建造和****卫星的成本如此之高。如今，可以使用便宜得多的卫星技术，私营公司正在****由数万颗卫星组成的星座，这些卫星可以协同工作，对地球表面的每一点进行成像。它们配备了广泛的传感技术，包括合成孔径雷达 (SAR)，可以在远距离移动的同时扫描下方的场景，提供的结果类似于您从极长的天线中获得的结果。由于这些卫星星座每天多次查看相同的位置，因此它们可以捕捉到活动的微小变化。 几十年来，专家们已经知道根据潜艇在海洋中移动时形成的尾流模式检测具有 SAR 的潜艇的可能性。为了检测这种被称为伯努利峰和开尔文尾迹的模式，美国海军投资了由雷神公司开发的AN/APS-154 先进机载传感器。机载雷达设计用于低空运行，似乎配备了高分辨率 SAR 和激光雷达传感器。 配备 SAR 和其他成像仪器的商业卫星现在正在达到可以与政府卫星竞争的分辨率，并以极其实惠的价格为客户提供接入服务。换句话说，有很多相关的、未分类的数据可用于跟踪潜艇，而且数量呈指数级增长。 詹姆斯·马丁防扩散研究中心东亚防扩散项目主任杰弗里·刘易斯在他的工作中经常使用卫星图像来跟踪核发展。但跟踪潜艇是另一回事。“尽管这是一种商业可用的技术，但我们今天仍然看不到实时潜艇，”刘易斯说。 高尔也认为，虽然商业卫星图像降低潜艇隐身性的那一天很可能会到来，但目前还不具备这种能力。“即使你实时定位了一艘潜艇，10分钟后也很难再找到。”
人工智能如何协调其他检测技术探寻潜艇尽管这些新的传感方法有可能使潜艇更加可见，但没有任何一种可以单独完成这项工作。可能使它们协同工作的是我们这个时代的技术新星——人工智能。
 与必须提前编程的传统软件不同，深度学习可以在没有外部帮助的情况下找到数据中的模式。就在去年，DeepMind 的 AlphaFold 计划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。早期的游戏工作，尤其是围棋和国际象棋，表明深度学习可以超越最好的旧软件技术。 但人工智能要在潜艇探测中发挥作用，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卫星覆盖以及从水下固定位置获取的大量传感器数据。使用这些数据，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中以发现细微的异常。这种自动侦查最有可能检测海洋中任何地方是否存在潜艇，并根据过去的数据模式预测位置。 第二个挑战是实时收集、传输和处理大量数据。这项任务需要比现在更强的计算能力，无论是在固定收集平台上还是在移动收集平台上。
核威慑取决于潜艇的隐藏能力未来几年，广阔的海洋将继续保护潜艇的隐身性。但是，提高海洋透明度的可能性本身就对全球安全产生了影响。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。如果情况发生变化，怎么办？
 刘易斯说：“我们认为我们所依赖的程度是理所当然的，我们有很大一部分部队处于基本上无懈可击的位置。” 即使新的发展并没有大大降低潜艇的隐身性，仅仅对这种降低的看法可能会破坏战略稳定性。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 MQ-8C 无人驾驶直升机，用于监视。未来，它还将用于反潜作战。 专家们不同意海洋透明度的不可逆性。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，以抵消任何改进的检测能力，” 华盛顿特区美国科学家联合会高级研究员马特科尔达说。澳大利亚国立大学国家安全学院的罗杰·布拉德伯里和八位同事对此持不同意见，声称任何对抗检测技术的技术能力都将在 2050 年开始下降。 波音 Orca 是美国海军库存中最大的水下无人机，于 4 月在加利福尼亚州亨廷顿海滩进行了命名。该飞行器的设计目的之一是用于反潜战。 作为核现代化计划的一部分，美国已开始用新的哥伦比亚级潜艇替换其由 14 艘俄亥俄级弹道导弹潜艇组成的整个舰队。更换计划预计将花费超过 1280 亿美元的收购成本和 2670 亿美元的整个生命周期。美国政府官员和专家证明这些潜艇的高昂成本是合理的，因为它们在加强核威慑方面发挥了关键作用，因为它们被认为是无懈可击的。 为了保护潜艇的隐身性，也有专家表示，需要探索使用新兴技术进行监视任务的行为准则。 这种合作也存在先例。冷战期间，美国和苏联就建立了一个安全的通信系统，希望通过一条热线防止小误会滚雪球演变成灾难。两国还制定了一系列规则和程序，例如永远不要沿着潜在的威胁轨道****导弹。核大国可以同意在探测潜艇时采取类似的克制。****潜艇并没有消失；它还有若干年的寿命，这能够给我们充足的时间来寻找新的方法来保持和平。 素材来源：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/

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