计算机学习用声音寻找船只

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。”

研究人员训练机器学习算式“偷听”货船经过时发出的声音来确定它的地点。图片来源：《科学美国人》

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，但同时也向其他的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作业者。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》。