计算机学习用声音寻找船只

研究人员训练机器学习算法来“窃听”货船经过的声音以确定其位置。照片来源:《科学美国人》

在电影《猎杀红色十月》中，由演员肖恩·康纳利扮演的一艘苏联潜艇的船长命令船员确定目标的位置，并说:“瓦西里，给我一个脉冲，就一个。”

这里的声脉冲指的是“主动声纳”。美国海军研究办公室(ONR)的鲍勃·海德里克说，这在声学上相当于打开手电筒。这意味着你得到了信息，但同时你也把你的位置泄露给了其他船只。

"你知道潜艇的首要任务是确保不被发现."潜艇可以通过听其他船只的声音来确保他们的秘密位置，比如螺旋桨和电子设备。这种方法被称为“被动声纳”，通常需要熟练的操作人员。但是研究人员正在教机器做到这一点。

他们首先用一组28个水下麦克风记录下一艘离开加利福尼亚海岸的水下货船的轰鸣声，然后把声音和船上的真实全球定位系统坐标“输入”机器，学习这个公式。然后，研究人员给这个公式一个新的记录，并问:“船现在在哪里？”

“做得非常好。”斯克里普斯海洋学研究所水声研究博士艾玛·奥扎尼奇说。她说，利用监听数据，该公式指出了10公里外的船只位置，误差只有200到300米。

但是现在还不清楚这台机器知道些什么。“机器学习，尤其是神经网络的一个有趣的部分是，很难真正进行特定的学习。这有点像一个黑匣子。”这项研究最近发表在《美国声学杂志》上。

ONR的鲍勃·海德里克说，与潜艇在现实世界中需要解决的问题相比，这里使用的数据相对简单。然而，他说，随着进一步的发展，你可以“创造一个计算机程序，通过努力工作打败训练有素的操作人员。”

毕竟，机器击败最好的人类操作员是有先例的。这是另一场伟大的战斗:象棋。(冯伟伟)

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