Оптоволокно учится слышать: сейсмические кабели оказались способны «подслушивать» разговоры

Ученые уже несколько лет используют оптоволоконные кабели для отслеживания землетрясений и вибраций грунта. Метод распределенного акустического зондирования превращает обычное стекловолокно в цепочку чувствительных сейсмометров. Однако новое исследование показало, что та же технология способна улавливать микроколебания, вызванные человеческой речью.

О способности оптоволокна «подслушивать разговоры» исследователи сообщили на генеральной ассамблее Европейского союза наук о Земле. Ключевую роль в расшифровке сыграл бесплатный ИИ-инструмент Whisper, который в реальном времени превращал уловленные вибрации в текст.

Как работает акустический «шпионаж»

В основе метода лежит устройство, называемое интеррогатором. Оно отправляет по кабелю лазерные импульсы, которые отражаются от микроскопических дефектов стекла по всей длине волокна. Когда сейсмическая волна — от землетрясения или, как выяснилось, от звуков речи — воздействует на участок кабеля, она меняет характеристики дефектов, и отраженный свет фиксирует эти изменения.

Ранее DAS применяли для регистрации сейсмических событий, вулканической активности, движения автомобилей и даже марширующих оркестров. Геофизик Джек Ли Смит из Эдинбургского университета решил проверить, можно ли с его же помощью улавливать речь.

Эксперимент с динамиком и ИИ

В эксперименте использовали существующую установку для изучения прибрежной эрозии. Рядом с кабелем разместили динамик и воспроизводили чистые тона, музыку и речь. Человеческая речь охватывает частоты от нескольких сотен до нескольких тысяч герц. Ученым удалось извлечь низкочастотные компоненты речи без предварительной обработки, а высокочастотные — после дополнительной фильтрации.

Полученные данные передали в программу Whisper, которая выдала точную расшифровку в реальном времени. Метод показал наилучшие результаты на намотанных кабелях, расположенных на поверхности, при расстоянии от источника звука до пяти метров. Если кабель закапывали всего на 20 сантиметров в грунт, разборчивость резко падала. Прямые кабели, в отличие от намотанных, улавливали речь значительно хуже.

Фредерик Тильман из Центра геонаук имени Гельмгольца отметил, что на подводных кабелях с помощью DAS можно фиксировать движения подводных лодок и кораблей, что создает риски для военной безопасности. Ученые признают: метод представляет угрозу приватности, но уверены, что его научные преимущества перевешивают возможные риски.