实施

“聪明”的海底电缆

字号+ 作者:滔滔 Ocean says 来源:medium 2018-05-23 09:29

既然可以物体可以借助互相链接变得更聪明,那链接物体的网络本身,更确切的说,是互联网骨干的那些海底电缆,是否也可以变聪明呢?


 
 
今年最热的题材莫过于物联网(Internet of Things, IoT)了,让具有传感器的真实物体借助互联网彼此串连、互通,交换信息,也可以遥控其他物体运作。比如说家里的安全系统、以及可以节能又维持适温的智能空调,都是物联网几个著名的商业运用。
 
既然可以物体可以借助互相链接变得更聪明 (smart),那链接物体的网络本身,更确切的说,是互联网骨干的那些海底电缆,是否也可以变聪明呢?
 
以专长海洋沉积物的加拿大维多利亚大学荣誉教授Chris Barnes为主席,结合国际电信组织(ITU)、世界气象组织(WMO)以及联合国教科文组织下的政府间海洋科学委员会(UNESCO/IOC)与各国研究单位的国际团队,决定在海底电缆上试试运气 。

 

目前世界上的海底电缆 (via Submarine Cable Map)
 
每一天,在波涛汹涌的海面下,上兆元的金钱交易、数十万张搞笑图片、几亿封即时消息…都透过错综复杂的海底电缆,在不同地区间穿梭。海底电缆铺设于海床表面,负责在各国间传输电信讯号,从一开始的电报,到近代的电话、网络等,以及现代的光纤电缆,传递讯号更快速。目前除了南极以外,各大洋都有海底电缆通过。
 
“为什么我连不上Youtube!”当你在家里愤怒的摔鼠标,发现只有使用XX电信的衰鬼有类似的问题,很可能是因为连接美国的海底电缆发生故障(如这个数年前的新闻)。海底电缆肩负迅速传递庞大讯息的任务,本身却十分脆弱 — 渔网、地震、以及突如其来的浊流,都会对电缆有所损坏。此外,为了将讯息传递到遥远的他方,大约每七十公里左右就必须放置一个中继器,将讯号放大,避免讯号在传递的过程中逐渐丧失能量而减弱(当然,随着科技的进步,中继器间的间距得以逐渐增加)。
 


海底电缆上的中继器(Photo from Global Marine, CC BY-ND 2.0)
 
于是,Barnes想到一个点子:何不在中继器上放一些传感器,让海底电缆能顺便帮忙测量一些海洋物理数值(例如温度、压力、地震波)呢?这些信息可以透过网络实时回传给其他系统,海底电缆将不再只是传递两端的讯息,更自己产生了新讯息传递出去,成为物联网的一部份。
 
这并不是海洋学家第一次打海底电缆的主意。早在1980年代,就有物理海洋学家想利用海水涨潮与退潮时造成的微弱电位差异,来量测潮流。不过,因为潮流在各地的变化差异极大,加上技术上的种种困难,所以这个想法并未在各海域普及。
 

潜水员检查位于英属印度洋领地珊瑚礁上的海底电缆(Photo from CTBTO, CC BY-SA 2.0)


科学家对于海底电缆,尤其是越洋电缆所在的两千米以下深海所知不多,只有间断的采样,而没有长时间的监测,借助装设物联网传感器,能够得到极有价值的信息。了解海水的温度变化,就能更进一步了解全球气候变迁会如何影响海流循环。而海底压力的改变,代表的是海平面高低的变化,可能作为海啸等灾难的警讯。地震波就更不用说了,不仅能帮助地震示警,更能使人们更了解地质结构。
 
在海底电缆上加上这些物联网传感器,就像在人体的皮肤上贴着心电图的电极一样,能够以更大尺度来观察海洋的脉动。然而,大多数海底电缆已经铺设了数十年之久,将电缆重新挖起装传感器,似乎不是个好主意,Barnes教授决定在2017年先进行试验,埋设一段试验电缆,确定传感器能够在深海正常运作,再寻求业界赞助,既然参与单位大多是联合国相关组织,世界银行也许能够提供发展中国家类似的协助。
 

海底电缆铺设船Stemat Spirit工作中 (Photo by Megasam4256 — Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons)
 
在此同时,目前 Arctic Fibre Inc. 正在负责架设东京到伦敦的海底电缆,也将这个想法一并化为实际。由于这条电缆将通过加拿大的北极海域,该电信公司与Scripps海洋研究所的科学家John Orcutt合作,在电缆上加上温度与压力传感器。Orcutt表示,这将有助于我们了解未来数十年北极海域的温度与海平面变化。除此以外,Orcutt还希望能加上声学传感器,用来记录极圈哺乳动物的声音。
 
从另外一个角度出发,通讯网络也就成了海洋观测网络的最佳平台。这是否能够打造双赢局面,为科学 — 产业合作建立新典范呢?就让我们拭目以待吧!







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