Američki obavještajni dužnosnici procijenili su da su iranske snage postavile mali broj mina u Hormuškom tjesnacu, kritičnoj točki zagušenja za globalni pomorski promet, prema izvješćima. Taj potez Irancima daje sredstvo, uz projektile i bespilotne letjelice, da prijete brodovima.
Američka mornarica nedavno je stavila izvan pogona brodove za čišćenje mina kojima je upravljala u području Perzijskog zaljeva. No, ima i druge brodove i zrakoplove za pronalaženje i uništavanje mina.
Kao računalni znanstvenik koji istražuje kako otkriti mine, istraživao sam kako tehnike umjetne inteligencije, poput strojnog učenja, mogu pomoći mornaricama u otkrivanju modernih morskih mina. Evo što sam naučio o tome kako mine rade i kako ih se može neutralizirati.
Vrste mina
Mine koje većina ljudi zamišlja, poput onih viđenih u filmovima kao što je “Godzilla minus jedan”, su plutajuće sfere privezane za morsko dno, s malim izbočinama koje se nazivaju Hertzovi rogovi koji aktiviraju minu kada dođe u kontakt s brodom. To se nazivaju usidreni rudnici.
U filmu likovi koriste mali drveni čamac za uklanjanje mina bez aktiviranja jer su mine reagirale na magnetsko polje broda s metalnim trupom. Detekcija magnetskih polja karakteristična je za utjecajne mine koje reagiraju na magnetski, zvučni ili tlačni signal broda, za razliku od jednostavnih kontaktnih mina koje detoniraju kada brodovi na njih nalete.
Moderni rudnici obično kombiniraju više načina detekcije. Neki su dizajnirani da detoniraju tek nakon što određeni broj brodova prođe, što im omogućuje da ignoriraju manja plovila ili pokušaje čišćenja mina i gađaju brodove veće vrijednosti. Primjeri uključuju iranski Maham 3, koji koristi i magnetske i akustične senzore.
Ne plutaju sve mine. Mnogi moderni rudnici umjesto toga leže na morskom dnu. Ove mine su najučinkovitije u plitkoj vodi, gdje brodovi prolaze bliže morskom dnu. Neki pridneni rudnici leže otkriveni na morskom dnu, dok su drugi djelomično ili potpuno zakopani u sedimentu. Primjeri uključuju iranski Maham 7 i rudnik Manta, niskoprofilnu donsku minu koju je Irak koristio tijekom Zaljevskog rata 1991. godine. Ove se mine mogu postavljati malim plovilima ili postavljati iz zrakoplova, što ih čini relativno lakima za postavljanje. Aktiviraju se kada osjete brod koji prolazi iznad njih.
Mnoge moderne mine su cilindričnog ili torpednog oblika, što im omogućuje da se postave iz zrakoplova ili podmornica i da se kontrolirano spuste prije nego što se spuste na morsko dno. Napredniji dizajni uključuju takozvane rastuće mine, koje se nalaze na morskom dnu i lansiraju prema gore prema meti nakon što je otkrivena.
Protuminske protumjere
Ključna prednost pomorskih mina nije samo šteta koju mogu prouzročiti, već i vrijeme i resursi potrebni za njihovo pronalaženje i čišćenje. To je zato što je to teško učiniti na velikim područjima brzo i pouzdano.
Čak i mogućnost mina može poremetiti transport i prisiliti na opsežne i skupe operacije čišćenja. To se pokazalo u praksi: tijekom 1980-ih, Iran i Irak postavili su relativno mali broj mina jedan protiv drugoga u takozvanom Tankerskom ratu u Perzijskom zaljevu i Crvenom moru. To je uzrokovalo značajne poremećaje u otpremi i prisililo na skupe i dugotrajne operacije carinjenja, čak i kada je izravna šteta bila ograničena.
Neke protumjere koriste sustave bez posade za aktiviranje mina oponašanjem magnetskih ili akustičnih znakova brodova ili za njihovo onesposobljavanje eksplozivnim nabojima. Međutim, ciljaniji pristupi zahtijevaju identifikaciju pojedinačnih mina, što motivira potrebu za pouzdanom detekcijom.
O autoru
John Femiani izvanredni je profesor računalnih znanosti i softverskog inženjerstva na Sveučilištu Miami.
Ovaj je članak ponovno objavljen iz The Conversation pod licencom Creative Commons. Pročitajte izvorni članak.
Lov na mine
Detekciju mina najbolje je shvatiti kao sonarno pretraživanje širokog područja, koje proizvodi mnoge kontakte – u biti sve neobično u sonarnim podacima. Algoritmi za automatsko prepoznavanje ciljeva zatim triiraju te kontakte i klasificiraju ih ili kao objekte slične minama ili kao benigne. Ronioci ili sustavi kamera tada pružaju identifikaciju s većom pouzdanošću ili potvrdu za potvrdu rezultata. Ovo je poznato kao cjevovod otkrivanja-klasificiranja-identificiranja.
Za prikupljanje podataka, površinsko vozilo bez posade – raspoređeno s većeg broda – može vući sonarnu platformu na fiksnoj visini iznad morskog dna. Platforma, nazvana towfish, nalikuje malom projektilu i nosi više senzora, uključujući bočni sonar za lijevo i desno bočno skeniranje. Britanska kraljevska mornarica također se priprema poslati ovu vrstu tegljenog sonara u područje Perzijskog zaljeva, navodi se u izvješću.
Ovi sonarni uređaji koriste zvuk umjesto svjetla za formiranje slika. Za razliku od fotografije, sonarna slika izgrađena je iz jednodimenzionalnih mjerenja vraćene zvučne energije kao funkcije udaljenosti od senzora. Kako se platforma pomiče, te se kriške spajaju kako bi oblikovale kontinuiranu sliku morskog dna. Središte slike odgovara vodenom stupcu neposredno ispod sonara i čini se tamnim. Čini se da je morsko dno osvijetljeno senzorom, s objektima koje karakterizira svijetla svjetla okrenuta prema sonaru i sjena koja se proteže od njega.
U fazi otkrivanja, istraživači su razvili niz tehnika za otkrivanje objekata nalik minama na sonarskim slikama. Rane metode segmentirale su sonarne slike u područja koja se prikazuju kao istaknuti dijelovi upareni s akustičnim sjenama. Drugi statistički pristupi modeliraju morsko dno i identificiraju anomalije koje odstupaju od njega. Podudarni filtri slični predlošku koriste se za identifikaciju objekata s poznatim geometrijskim karakteristikama.
Napredniji pristupi uključuju strojno učenje, koristeći pažljivo odabrane značajke izvedene iz teksture, intenziteta i geometrije sjene za klasifikaciju objekata.
Nedavno su istraživači primijenili metode dubinskog učenja izravno na slike sonara i često su pokazali poboljšane performanse, osobito u složenim okruženjima. Ali njihova učinkovitost ovisi o dostupnosti reprezentativnih podataka o obuci.
Za razliku od podataka za obuku mnogih drugih sustava računalnog vida, podatke sonara visoke rezolucije za bočno skeniranje posebno je skupo prikupiti i označiti u dovoljno velikim količinama za uspješno treniranje sustava za otkrivanje mina dubokog učenja.
Možda, kad to postane sigurno, mornarice mogu očistiti Hormuški tjesnac od mina i dodati ograničenu količinu ovih podataka.
