Оптоволоконные кабели могут подслушивать разговоры, обнаружили геофизики
Методика волоконно-оптического зондирования, применяемая для обнаружения землетрясений, также способна улавливать слабые вибрации от звуков поблизости. Микрофон из оптоволокна работает не очень хорошо, но общедоступный алгоритм искусственного интеллекта легко преобразует сделанную им запись в связную расшифровку речи.
Таковы результаты эксперимента, которые геофизик Джек Ли Смит из Эдинбургского университета представил на генеральной ассамблее Европейского союза наук о Земле в Вене.
«Не многие осознают, что [оптоволоконные кабели] могут детектировать акустические волны. Мы показываем, что почти любое использование таких волокон может представлять угрозу конфиденциальности», — пояснил он.
Волоконно-оптические линии способны улавливать звук благодаря технологии распределенного акустического зондирование (Distributed Acoustic Sensing — DAS). С помощью специального прибора — интеррогатора — по кабелю пускают лазерные импульсы и регистрируют характер отражений от мельчайших дефектов по всей его длине. Когда сейсмическая волна проходит через оптоволокно, она растягивает и сжимает эти дефекты, что приводит к изменениям в отраженном свете. По этим изменениям ученые и восстанавливают картину подземного толчка.
По сути, DAS превращает оптоволоконный кабель в длинную цепочку сейсмометров, способную регистрировать не только землетрясения, но и гул вулканов, шум машин и даже разговоры. Для исследовательских задач обычно прокладывают специализированные линии, но DAS можно проводить и на «темном волокне» — неиспользуемых жилах в опутавших весь мир сетях.
Эксперимент с кабелем
Смит и его коллеги провели натурные испытания на уже существующей установке DAS, предназначенной для изучения береговой эрозии. Рядом с кабелем поставили динамик и воспроизводили чистые тона, музыку и речь.
Диапазон частот, в который попадает речь, невелик — от сотен до тысяч герц. Низкочастотную часть голоса можно извлечь из данных «даже без какой-либо предварительной обработки», сообщил ученый: «Акустические волны отчетливо видны».
Для высоких частот потребовалась небольшая постобработка. Полученный аудиофайл загрузили в Whisper — бесплатную нейросеть для распознавания речи — и она выдала точную расшифровку прозвучавших слов.
Этот метод сработал только для оптоволокна, свернутого в бухты, проложенного на поверхности и находившегося не дальше пяти метров от источника звука. Заглубления кабеля всего на 20 сантиметров в грунт уже достаточно, чтобы речь стала неразборчивой. А прямолинейные отрезки кабеля — даже проложенные открыто и прямо рядом с динамиком — записывали голос плохо.
Не секрет, что данные DAS потенциально могут быть конфиденциальными, признала сейсмолог Селин Хадзиоанну из Гамбургского университета: «Нас это беспокоило практически с самого начала». Она вспомнила, как проводила измерения DAS, подключившись к волокну в лаборатории, и поняла, что записала объявление по громкой связи, сделанное в здании.
Что делать?
DAS на глубоководных кабелях позволяет фиксировать перемещения подводных лодок и кораблей — что несет военные и политические риски, которые нужно учитывать при распространении таких данных, предупредил сейсмолог Фредерик Тильман из Центра геонаук Гельмгольца.
«Честно говоря, я не уверена, что это всерьез волнует кого-то из коллег», — заметила Хадзиоанну. Главная причина — сейсмологи записывают гул землетрясения на низких частотах, а речь их не интересует.
Смит допустил, что, возможно, существует способ обрабатывать данные DAS так, чтобы подавлять звуки речи, но при этом сохранять научную ценность записей. По мнению Тильмана, проще исключить из обработки записи с бухт кабеля, которые геофизикам вообще не нужны.
В любом случае, польза от сейсмических наблюдений с помощью оптоволокна перевешивает риски, резюмировала Хадзиоанну.
