鲸落电台文本

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国际上首次,我国利用鲸鱼叫声,实现全新水下通信,无法破译,是噱头还是事实

噱头!

大多数海洋哺乳动物,如抹香鲸和长翅鲸,总是产生具有某些特征的呼叫脉冲,用于回声定位,通信等。通常,敌人的水下侦察系统几乎总是将这些生物信号分类为海洋噪声,然后将其过滤掉。基于这一事实,天津大学的蒋佳佳团队提供了我们尝试在一种新颖的隐写术中隐藏在由原始海洋哺乳动物呼叫脉冲组成的构建的通信帧中的数字通信。我们首先提出了一种筛选方案,用于从原始海洋哺乳动物呼叫脉冲中挑选出高质量的呼叫脉冲。论文中讨论了如何根据海洋哺乳动物呼叫脉冲的特征设计安全,伪装和隐蔽的通信帧。通信代码之间的时间延迟差异和通信代码的数量同时用于传送数字信息。模糊函数和相关技术用于从原始鲸鱼呼叫脉冲中选择通信代码。最后,进行了实验以证明生物启发隐写术的有效性和安全性。所提出的生物启发隐写术能够服务于各种水下军事通信,例如海底通信和自主水下航行通信。

上面是IEEE Communications的论文介绍。

鲸落电台文本 - 真时天下

很多人都知道,鲸鱼之间的呼叫可以传递数千海里的距离。但对于通讯来说,这样的“声音”容量显然不够。

军事上信息的一个基本要素包含了时间、地点、对象、事件等等内容,仅仅依靠短促的声音则很难将信息完整的发送出去。

目前很多潜艇的确是依靠超声波进行通讯的。但是这种通讯同样依赖了大量的水下声音阵列来进行传输。

图片中每个五角星都是一个DART水下声波阵列的位置,它保证了北约的水下通讯系统的完整性。

基本原理如图:

终端计算机将需要传递的信息经过调制解调器发送到水下扬声器去释放。在水下监听器接收到信息后再经过调制解调进行还原成为基本数据。

但由于鲸鱼这类生物的叫声是这样的:

这是一个W君刚刚转换的座头鲸的叫声,时长将近4秒,这种声音之间的间隔可以作为一种数据位存在 就可以形成 类似于 --·----··-·--··-的信息流,但一方面来说这样的信息流从时间通道上看容量太小,发送一个字母有可能就得用几十秒的时间。当然了可以增加音频种类来提高码率。

但从固有的声音流上来看基本上也是一种效率相对较低的通讯手段。

同时为了提高效率必然要增加发射频次,这样一来这个装置只要以工作,海里就象鲸鱼大合唱一样,任何一个听音器的操作员都会立刻发现有问题。

再从另外一个角度来说。通讯的另外一个重要要素在于“通”,所谓“通”是不受到干扰的通讯状态。声音在通讯上有太多的劣势。相信很多人已经玩过了bose或者sony的降噪耳机了吧。降噪耳机的原理就是接收到一个声音信号,立刻播放出相位旋转180°的音频信号。

这就是相干相消原理。现在的DSP技术很发达了,如果侦测到这样的信号发出,0.01秒内就可以抵消掉这种信号,或者加入庞杂的类似信号使通讯阻塞。

如果要避免这种情况怎么办?加大频率,增加信道密度,最终的结果就是次声转化为声音,声音转化为超声波……

刚才我们提到的水下听音器,其实就是超声波的,那个DART建成了都50多年了!

现在看这是不是噱头?

其实啊,上什么杂志最主要的是学术上的讨论,大家讨论一个可能性,但最终是不是“成就”还得经过多年的同行评审之后才知道呢。别说杂志,就是诺贝尔奖其实也经常闹乌龙的。

J.J汤姆逊在1897年发现了电子是一种粒子,人们也称他是“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。J.J汤姆逊于1906年获得诺贝尔物理学奖。

G. P汤姆逊用高速电子在晶体上行射实验,分别成功证明了物质波的存在,观察到了电子的波动性,结果戴维森和G·P汤姆逊因此获得了1937年的诺贝尔物理学奖。

这是对父子,都拿了诺贝尔奖,一个说电子是小颗粒;另一个说电子是波。后来我们说电子波粒二象性!所以很多科学杂志或者科学奖项并不是什么“成就”,而只是一个问题讨论的开端。

这个是去年取得的成绩,相关成果已经发表在了国际通信专业的期刊《IEEE通信杂志》上面,得到了世界的认可。

该技术利用抹香鲸的声音作为信息的载体,通过构造仿生通信信号串实现水下隐秘通信。该技术最大的特点就是利用动物天然的声波为载体,极具迷惑性,破解的难度也十分大。对方收到信号后还以为是几声抹香鲸的叫声,殊不知我们已经秘密传递了信号。

历来水下信号的传递都是一个难题,空气中通用的电磁信号在水下变得脆弱不堪,很容易被干扰和阻挡、衰减。所以想要获得足够强的信号,往往需要放大信号,加大功率。这样做的结果就是很容易被敌方发现,只要监测到大功率发射源,无疑潜艇就会变成一个活靶子。所以我国开发的这项通信技术,未后续的水下通信打开了一扇新的领域。

不过,但要说完全无法破解,倒是不可能。因为即便先进如量子加密技术,还是可以理由仪器漏洞进行破解的。特别是近期上海交大金教授发表的关于量子加密通信的破解文章,更是引起极大关注。所以,利用鲸鱼声波通信,只能够说是破解难度大,保密性强,并不是完全不可破解。

这个信息不知从何而得?我觉得如有此等技术,信息绝对是国家绝密。怎可轻易示人?中国民众都应为国家保守秘密的义务,凡涉及国防由其是军事技术信息的内容,不转不发为好。

我们先梳理一下,因为这个问题中的信息量比较大。

首先用鲸鱼的叫声作为信息的载体,只能说佩服!而且按照我军披露相关信息的惯例来看,这绝对不是最强的,应该还会有更让人目瞪口呆的后手。

鲸鱼靠收缩鼻腔使空气振动,能够发出40~8000赫兹的声音(人类是80~1280赫兹)。鲸鱼的声音与生俱来就有在海里的传播优势,声音低沉可以传到几百海里之外。在繁殖期的某些鲸鱼,甚至可以连续在水中叫20分钟以上。这样看来,以鲸鱼的声音做载体,有着充分的传播优势。鲸鱼的声音可以进行二次编码。使得看起来平淡的声音变成绝对独一无二的,无法破解的声音。

在二战时,美军进行太平洋战役的时候。就曾经利用了某些太平洋土著人的语言稀缺性,进行明码通信,即使被狡猾的日本人截获了,他们也无能为力。因为所有会这个语言的土著族人都已经被美国秘密的隔离起来。电影“风语者”就是讲的这个故事。

现在战争中,通讯加密技术已经成为了信息战领域最重要的一个环节。一但某一方的加密规则被泄露,就不可避免的会导致战争天平的倾斜。

图片来源于网络侵删

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