Через оптоволоконные кабели можно подслушать разговоры поблизости: случайное открытие геофизиков

Шпионы времен Холодной войны встраивали жучки в стены, лампы и телефонные трубки. Теперь, как показывают исследования, сами кабели могут выполнять ту же работу. Технология, разработанная для обнаружения землетрясений, способна улавливать слабые вибрации человеческой речи и превращать их в расшифровку в реальном времени.

Как кабель становится микрофоном

Существует метод под названием распределенное акустическое зондирование. С помощью прибора, называемого опросчиком, исследователи посылают лазерные импульсы в оптоволоконный кабель и записывают картину отражений от крошечных дефектов стекла по всей длине волокна. Когда сейсмическая волна землетрясения проходит через участок волокна, она растягивает и сжимает эти дефекты, вызывая сдвиги в отраженном свете. По этим сдвигам ученые восстанавливают картину землетрясения.

Этот метод превращает оптоволоконный кабель в длинную цепочку сейсмометров, способных улавливать не только землетрясения, но и гул вулканов, шум автомобилей и даже звуки марширующих оркестров. Ученые используют выделенные линии специально для исследований, но метод можно применять и на так называемом «темном волокне» — неиспользуемых нитях в сети оптоволокна, которая проходит через города и океаны и несет на себе интернет-трафик всего мира.

Что показал эксперимент

Джек Ли Смит, геофизик из Эдинбургского университета, представил результаты на генеральной ассамблее Европейского союза геонаук в Вене. Команда провела полевые испытания, используя существующую систему распределенного акустического зондирования, предназначенную для изучения береговой эрозии. Исследователи установили громкоговоритель рядом с кабелем и включили чистые тона, музыку и речь.

Человеческая речь содержит частоты от нескольких сотен до нескольких тысяч герц. Нижний диапазон можно было извлечь из данных «даже без какой-либо предварительной обработки», говорит Смит. «Вы легко можете видеть акустические волны». Для получения речи на более высоких частотах потребовалась некоторая постобработка.

Затем исследователи загрузили полученные данные непосредственно в систему распознавания речи, основанную на искусственном интеллекте. Программа обеспечила точную расшифровку в реальном времени.

Главное ограничение

Метод работал только на кабелях, свернутых в катушки, проложенных на поверхности, на расстоянии до пяти метров от источника звука. Закапывание кабеля всего на 20 сантиметров в землю было достаточно, чтобы заглушить речь. Прямые кабели — даже проложенные на поверхности непосредственно рядом с громкоговорителем — не записывали речь достаточно хорошо.

Осведомленность ученых и угроза приватности

Целина Хадзийоанну, сейсмолог из Гамбургского университета, отмечает, что потенциальная чувствительность данных, получаемых методом распределенного акустического зондирования, вызывает беспокойство у специалистов с самого начала использования этой технологии. Она вспоминает, как проводила измерения, подключившись к волокну в физическом центре, и обнаружила, что записала объявление по громкоговорителю, сделанное в здании.

Фредерик Тильманн, сейсмолог из Центра геонаук имени Гельмгольца, указывает, что применение метода на глубоководных кабелях также может улавливать перемещения подводных лодок и кораблей. Это имеет военные последствия и последствия для безопасности, которые необходимо учитывать до того, как данные будут открыто передаваться.

Что делать

Смит считает, что можно обрабатывать данные распределенного акустического зондирования таким образом, чтобы подавлять речевые звуки, сохраняя при этом научные данные. Тильманн предлагает другой подход: просто исключить записи с катушек — по его словам, в геонауках они обычно не используются.

Хадзийоанну подчеркивает, что, хотя геонаучное сообщество должно обратить внимание на потенциальные проблемы приватности, исследовательские выгоды перевешивают риски. «Нам просто нужно стать немного более осведомленными о том, что мы не застрахованы от этой проблемы приватности».

Вопрос, который остается: если оптоволоконные кабели, протянутые в каждом городе могут слышать разговоры на расстоянии до пяти метров, то сколько государственных и частных организаций уже используют эту технологию неофициально?