اكتشف علماء الجيوفيزياء أن كابلات الألياف الضوئية يمكنها التنصت على المحادثات

يمكن لتقنيات استشعار الألياف الضوئية المستخدمة للكشف عن الزلازل أن تلتقط اهتزازات دقيقة من الأصوات القريبة. لا يعمل ميكروفون الألياف الضوئية بشكل جيد، لكن خوارزمية الذكاء الاصطناعي المتاحة للجمهور يمكنها بسهولة تحويل التسجيل الذي تقوم به إلى نص متماسك للكلام.

هذه هي نتائج التجارب التي قدمها عالم الجيوفيزياء جاك لي سميث من جامعة إدنبره في الجمعية العامة للاتحاد الأوروبي لعلوم الأرض في فيينا.

وأوضح: “لا يدرك الكثير من الناس أن (كابلات الألياف الضوئية) يمكنها اكتشاف الموجات الصوتية. لقد أظهرنا أن أي استخدام تقريبًا لهذه الألياف يمكن أن يشكل خطرًا على الخصوصية”.

خطوط الألياف الضوئية قادرة على التقاط الصوت بفضل التكنولوجيا الاستشعار الصوتي الموزع (DAS). وباستخدام جهاز خاص -المحقق- يتم إرسال نبضات ليزر على طول الكابل ويتم تسجيل طبيعة الانعكاسات من أصغر العيوب على طوله بالكامل. وعندما تمر موجة زلزالية عبر الألياف الضوئية، فإنها تقوم بتمدد هذه العيوب وضغطها، مما يسبب تغيرات في الضوء المنعكس. وبناءً على هذه التغييرات، أعاد العلماء بناء صورة الزلزال.

بشكل أساسي، تقوم DAS بتحويل كابل الألياف الضوئية إلى سلسلة طويلة من أجهزة قياس الزلازل، القادرة على تسجيل ليس فقط الزلازل، ولكن أيضًا قعقعة البراكين، وضجيج السيارات وحتى المحادثات. ولأغراض البحث، عادة ما يتم وضع خطوط متخصصة، ولكن يمكن أيضًا تنفيذ DAS على “الألياف المظلمة” – النوى غير المستخدمة في الشبكات المحيطة بالعالم.

تجربة الكابل

أجرى سميث وزملاؤه اختبارات ميدانية على منشأة DAS الحالية المصممة لدراسة التآكل الساحلي. تم وضع مكبر الصوت بجوار الكابل وأعاد إنتاج النغمات النقية والموسيقى والكلام.

نطاق التردد الذي يقع فيه الكلام صغير – من مئات إلى آلاف هرتز. وقال العالم إنه يمكن استخراج الجزء منخفض التردد من الصوت من البيانات “حتى بدون أي معالجة مسبقة”: “الموجات الصوتية مرئية بوضوح”.

تتطلب الترددات العالية بعض المعالجة اللاحقة. تم تحميل الملف الصوتي الناتج إلى Whisper، وهي شبكة عصبية مجانية للتعرف على الكلام، وقدمت نسخة دقيقة من الكلمات المنطوقة.

تعمل هذه الطريقة فقط مع الألياف الضوئية الملفوفة في ملفات والموضعة على السطح والتي لا تبعد أكثر من خمسة أمتار عن مصدر الصوت. إن دفن الكابل على عمق 20 سم فقط في الأرض يكفي لجعل الكلام غير مفهوم. وكانت المقاطع المستقيمة من الكابلات – حتى تلك الموضوعة بشكل مفتوح وبجوار السماعة – تسجل الصوت بشكل سيئ.

ليس سرا أن بيانات DAS يمكن أن تكون سرية، كما اعترفت عالمة الزلازل سيلين هادزيانو من جامعة هامبورغ: “كنا قلقين بشأن هذا منذ البداية تقريبا”. وتذكرت أنها أخذت قياسات DAS أثناء توصيلها بالألياف في المختبر، وأدركت أنها سجلت إعلانًا لخطاب عام تم إلقاؤه في المبنى.

ما يجب القيام به؟

يتيح نظام DAS الموجود على كابلات أعماق البحار إمكانية تسجيل تحركات الغواصات والسفن – وهو ما يحمل مخاطر عسكرية وسياسية يجب أخذها في الاعتبار عند نشر مثل هذه البيانات، كما حذر عالم الزلازل فريدريك ثيلمان من مركز هيلمهولتز لعلوم الأرض.

وقال هادزيوانو: “لأكون صادقاً، لست متأكداً من أن أياً من زملائي يشعر بقلق بالغ إزاء هذا الأمر”. السبب الرئيسي هو أن علماء الزلازل يسجلون قعقعة الزلزال بترددات منخفضة، لكنهم غير مهتمين بالكلام.

واعترف سميث بأنه قد تكون هناك طريقة لمعالجة بيانات DAS بطريقة تمنع أصوات الكلام مع الحفاظ على القيمة العلمية للتسجيلات. وفقا لتيلمان، من الأسهل استبعاد معالجة السجلات من ملفات الكابلات، والتي لا يحتاجها الجيوفيزيائيون على الإطلاق.

وخلص هادزيوانا إلى أنه على أية حال، فإن فوائد عمليات الرصد الزلزالي باستخدام الألياف الضوئية تفوق المخاطر.