AI新時代：潛艇隱形戰術失效？

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即使是最先進的潛艇，是否也會無處可藏？

在人工智慧和全能傳感器的時代，潛艇隱形性保存的競賽

現代潛艇無法被偵測的競賽可以追溯到1960年代。在那個十年裡，美國和蘇聯展開了一場海上捉迷藏的遊戲，部署越來越安靜的潛艇以及更先進的追蹤與偵測技術，以發現對手的艦艇。

這場遊戲至今仍在繼續，但參與者的範圍更廣。美國海軍計劃在未來幾個月內將USS Minnesota這艘維珍尼亞級核潛艇部署到關島。這艘潛艇是有史以來最安靜的潛艇之一。像Minnesota這樣的先進核動力推進系統使這艘艦艇能夠更隱秘地運行。美國、英國和澳大利亞將部署更多類似潛艇，以與中國競爭，特別是在印太地區的影響力和軍事優勢。

根據名為AUKUS的標誌性協議（以合作國家的首字母命名），澳大利亞將獲得、運營和維護三到五艘美國維珍尼亞級潛艇，每艘潛艇的成本約為43億美元；另外五艘潛艇將是特別的AUKUS級潛艇，將在英國和澳大利亞以美國核推進技術建造。作為獲得這一技術優勢的交換，澳大利亞已同意對美國和英國的海軍造船行業進行數十億美元的重大投資。這項交易可能會持續到2050年代，總成本高達3680億美元。

這些潛艇預期將承擔對中國的核威懾任務，中國的核現代化計劃包括部署能夠瞄準美國的潛射彈道導彈。

中國人民解放軍海軍是世界上最大的海軍，但目前僅擁有12艘核動力潛艇，與美國海軍的67艘攻擊潛艇和彈道導彈潛艇相比，數量相對較少。而且與美國潛艇相比，中國潛艇的噪音大且易於被偵測。但這種情況不會持續太久。美國國防部聲稱，中國計劃到2035年顯著現代化和擴展其潛艇部隊，包括更多隱形潛艇。

一旦建造完成，澳大利亞的首批核潛艇將運行33年，直到2060年代，甚至在延長壽命的情況下更長。為了加強其預期的戰略優勢，AUKUS協議還旨在開發先進的反潛技術，包括由人工智慧（AI）支持的傳感器網絡和分析技術。然而，這項技術的影響是雙向的，海洋透明度因此不斷提高。一些專家甚至認為，海上捉迷藏的遊戲可能在2050年之前就會結束。

同時，AUKUS面臨更實際的擔憂，包括高濃度鈾的短缺、對協議高昂成本的日益反對，以及一些成本更低但同樣能夠完成特定任務的潛艇設計。

那麼，現在真的適合各國投入數千億美元在潛艇隱形技術上嗎？

潛艇隱形技術是什麼？

在追求隱形的過程中，海軍工程師首先必須考慮如何可能被發現。然後他們可以設計潛艇以達到最大程度的規避。

前美國海軍潛艇中隊指揮官Scott Minium表示，追蹤潛艇的過程有兩個關鍵步驟。第一步是檢測潛艇的特徵信號。第二步是根據已知的信號對潛艇進行分類，以確定是否已檢測到潛艇。這些信號包括不同潛艇類別產生的獨特噪音模式以及其他標識，這些都是檢測和追蹤潛艇的關鍵。

噪音是最關鍵的特徵，因此專注於隱形技術的工程師們致力於抑制潛艇發出的聲波，讓其運動幾乎無聲，尤其是在低速時。維珍尼亞級潛艇的艦體上覆蓋著數千個橡膠化的消音磚，這些磚能夠吸收或扭曲來自被動和主動聲納的聲波，掩蓋潛艇的位置。同樣，減振材料也能減少引擎和渦輪機傳遞到周圍水域的聲音。

潛艇的設計長期以來都採用了某些幾何形狀，以最小化其雷達反射面積，這是被雷達檢測的區域。潛艇暴露部位的雷達吸收材料的添加，例如潛望鏡和天線，也有助於使這些部位吸收而不是反射雷達波。

近年來，潛艇設計師還努力減少潛艇與溫度、磁場和尾流模式相關的信號。例如，熱交換器和冷卻系統可以減少潛艇產生的熱量，使商業衛星的熱成像和紅外檢測變得更加困難。為了去除殘留的磁場，去磁程序涉及將潛艇開進平行的碼頭之間，並用高壓電纜包裹潛艇。儘管這個過程聽起來很複雜，但它變得越來越必要：通過水下監視網絡追蹤磁場特徵已成為檢測潛艇的新方法。

潛艇隱形的額外進展可能是可行的，但卻受到成本和產業基礎的限制。

最後，使用泵噴推進器的維珍尼亞級潛艇在水中產生的湍流更少，這使得它們的尾流更不易被發現。儘管傳統的螺旋槳更簡單且更便宜，但泵噴推進器提供了更高的速度和靈活性，在高速下更高的效率和更低的噪音。

儘管有這些創新，哈德遜研究所的海軍專家Bryan Clark警告說，由於物理學和機械系統的挑戰，潛艇在聲音和其他信號上的進一步降低正面臨一個拐點。他表示，雖然可能還有其他進展，但這些進展“成本和產業基礎難以承受”。

同時，檢測技術的重大進步降低了潛艇隱形的有效性。如今，日益複雜和分布式的傳感器網絡在多個領域收集信息，類似於冷戰期間美國海軍在大西洋和太平洋部署的SOSUS水聽器陣列。量子傳感器的興起，可以在原子層面檢測環境中的微小擾動，預示著更高的靈敏度和準確性。而由AI支持的系統分析傳感器數據，可以輕易發現海洋中的微妙異常，例如潛艇經過所造成的變化，這些變化可能人類分析師會錯過。

新美國智庫的高級研究員P.W. Singer表示，AI“理解來自各種傳感器的不同數據碎片的能力…將使得檢測那些過去可能保持隱形的目標成為可能。”

其他專家，包括Roger Bradbury和Scott Bainbridge，則認為這場技術革命已經實現了前所未有的海洋透明度。如果最極端的預測成真，澳大利亞的新核潛艇艦隊的隱形能力可能在其運行生命的十年內就會失效。

保持潛艇隱形的先進戰術

許多專家表示，他們對潛艇隱形的威脅並不擔心。他們認為，海軍操作人員仍然有許多方法可以保護潛艇的隱形性。這些保護隱形的技術包括：1）通過噪音來對抗檢測；2）部署更多水下無人機；3）利用戰略行動對抗對手的目標。

第一種策略是將噪音視為一種特徵，而不是缺陷。Minium建議，海軍操作人員可以嘗試“製造更多噪音或尋找創新的方法來改變潛艇的聲音特徵，而不是變得更安靜。”例如，他表示，“我們可以讓潛艇的主動聲納波聽起來和鯨魚一樣。”

這一想法利用了AI系統當前的限制以及數據中意外變化能夠輕易欺騙它們的特性。潛艇信號的微小調整可能足以混淆AI算法，使其錯誤識別艦艇或完全錯過。Minium表示，這種方法依賴於“你需要知道你在尋找什麼，以便利用AI來尋找潛艇。如果你無法對檢測到的信號進行分類，潛艇就能安全無虞。”

澳大利亞將在位於珀斯附近的HMAS Stirling海軍基地部署其AUKUS潛艇。但美國海軍更希望將潛艇部署在關島，因為那裡更靠近中國在海南島的海軍基地。

除了掩蓋潛艇的特徵外，海軍還可以更大程度地利用廉價的水下無人機或無人水下載具。Clark解釋說，UUVs是從傳統的捉迷藏遊戲轉向“感知和意義生成競爭”的一部分。這一轉變得益於民用UUV交通的急劇增加，用於部署光纖電纜和進行科學研究。所有這些活動都會產生更多的水下噪音，讓檢測單個信號變得更加困難。他說，軍事UUVs同樣可以在其他地方產生“更多噪音，使潛艇信號無法被檢測到”。

Singer對未來的水下戰爭進行了推測，認為小型和便宜的無人系統的興起將使這些“可拋棄的傳感器也能成為武器”。其可拋棄性將使國家能夠更具侵略性地使用它們，進入有爭議的空間，並“擾亂收集的數據”。Singer表示，“通過在區域內淹沒假信號，海軍可以暴露那些追逐假目標的獵手，甚至可能浪費對手昂貴的武器系統。”

有趣的是，最近的維珍尼亞級潛艇已經升級為能部署UUVs。根據國會研究服務處的資料，這一升級增加了一個包含四個發射管的中間部分，用於存放和發射額外的戰斧導彈或其他載荷。然而，Clark和哈德遜研究所的高級研究員Timothy Walton警告說，將珍貴的載荷空間用於UUVs並不明智。他們建議潛艇攜帶更小的可拋棄UUVs，“可以放置在外部對抗發射器或潛艇內的儲物櫃中”。

同樣，隨著捉迷藏的遊戲對所有人來說變得更加困難，海軍可能會採取攻擊性措施來保護潛艇的隱形性。這可能意味著在和平時期採取不那麼明顯的戰術，而在危機中則採取更具侵略性的行動。Clark舉例說：“一艘潛艇可以拖著錨在海底行駛，以摧毀傳輸電纜，並通過讓這看起來像意外來維持合理的否認性。”然後，這艘潛艇可以“監視到達進行基礎設施維修的船隻和UUVs，收集對手的關鍵情報。”

Singer表示，另一種更微妙的選擇利用了各國無法在所有地方部署水下監視網絡的事實。相反，他們正在創建“覆蓋和非覆蓋的窗口”——例如，集中在潛艇更容易被檢測的淺水通道上的監控。其他國家則可以“針對傳感器網絡中的關鍵節點進行網絡攻擊，擾亂其運作，從而實現隱秘通行。”

為了在衝突中獲得進一步的優勢，Singer補充說，各國可以“控制一個網絡，同時使其看起來完全運行正常，並向對手發送假信號。”這種被稱為偽裝的戰術涉及將一個假數據源偽裝成合法的。GPS偽裝已成為海上主要挑戰之一。2021年一個高調事件涉及一個未知行為者偽造英國戰艦的位置。在其他情況下，Singer表示，對手可能會選擇“摧毀傳感器和監視平台”。

用於處理和分析大量數據的AI系統也可能成為目標。例如，數據中毒涉及秘密污染用於訓練AI算法的數據，這將導致錯誤結果。當然，要實施這樣的攻擊，Clark表示，對手可能需要物理訪問以繞過防火牆系統。另一種數據中毒的路徑則是“使用無線電頻率傳輸來攻擊一個網絡並在源頭插入錯誤數據”。

AUKUS協議的反對聲音

AUKUS潛艇協議代表了一項針對中國在印太地區影響力的針對性策略，並破壞其攻擊台灣的任何計劃。卡內基國際和平基金會的研究員Jamie Kwong建議，AUKUS潛艇將能夠“對中國的核彈道導彈潛艇（SSBNs）構成威脅。”

中國官員則多次批評AUKUS，警告該安全協議將加劇地區緊張局勢。加州蒙特雷的詹姆斯·馬丁不擴散研究中心的研究助理Yanliang Pan表示，“中國還有很長的路要走來追趕西方，但看起來他們已經在路上。”這並不奇怪，考慮到建造核潛艇的漫長前期時間。根據公開報導，Pan表示，中國的計劃包括“快速擴展其海基能力，擁有核動力航母艦隊和將裝備在其新核攻擊潛艇和彈道導彈潛艇上的新型核反應堆原型。”

目前的預測顯示，中國可能很快在先進潛艇的總數上超過其對手，並在隱形能力方面更接近。軍事專家表示，中國新潛艇的設計受益於俄羅斯的推進技術，將變得更加安靜，使美國海軍更難以檢測和追蹤。

維珍尼亞級潛艇USS Vermont在2023年進行海上試航。根據相關報導，美國目前每年在海軍的兩個潛艇造船廠平均生產1.2艘核動力潛艇，這一生產能力遠低於中國的造船能力和建造速度。為了履行AUKUS協議的條款，美國需要將生產速度提高到每年至少兩艘。

目前，美國實施AUKUS第一項支柱的能力，即向澳大利亞提供維珍尼亞級核攻擊潛艇，正岌岌可危。美國海軍在2025財年的預算請求中僅包括一艘維珍尼亞級潛艇的採購，儘管美國眾議院後來推進了一項國防支出法案，將數量恢復至兩艘。在美國總統選舉後的即時情況下，國防資金的政治走向尚不明朗。但看起來，AUKUS成員將無法在核動力潛艇的生產上超越中國。

即使部署更多先進潛艇也不會足夠。美國、英國和澳大利亞還需要預測中國可能如何擾亂他們期望的結果。

AUKUS成員可能會決定通過投資更多不對稱手段來進行反潛戰。這可能是AUKUS第二項支柱的理由，即探索在人工智慧、量子計算、網絡能力和高超音速武器等新興技術上的更深入合作。這也利用了中國在發展先進感知能力方面的延遲。

利用這些技術，AUKUS成員可以，例如，利用中國淺海和其海岸周圍的要道的弱點。美國及其盟友也可以通過部署量子傳感器、干擾、UUV檢測和AI驅動的分析來對抗中國潛艇在更深水域無法被發現的能力。

如果最極端的預測成真，澳大利亞的新核潛艇艦隊的隱形能力可能在其運行生命的十年內就會失效。

然而，如果他們正在利用新興技術來檢測中國的潛艇，AUKUS成員是否還需要來自美國的極為先進的潛艇？

詹姆斯·馬丁不擴散研究中心的科學家George M. Moore指出，維珍尼亞級潛艇“似乎並未針對南中國海的淺水區進行優化”。澳大利亞可能會更好地選擇建造更多傳統的柴油潛艇，這些潛艇在使用電池運行時比核動力潛艇更安靜。

核動力潛艇能夠在水下待更長時間，因此被認為是更隱形的選擇，因為每次潛艇浮出水面時被檢測的機會都會增加。但Moore表示，使用新型非核動力的潛艇，即空氣獨立推進（AIP）潛艇，“幾乎消除了這一優勢，因為它們可以潛水長達30到40天。”與傳統的柴油潛艇不同，AIP潛艇可以長時間在電池上運行，不需要定期獲得氧氣，且不需要經常浮出水面或使用潛水管。

選擇AIP潛艇而不是維珍尼亞級核潛艇將為每艘潛艇節省數十億美元。這可能為澳大利亞在南中國海和東中國海的短距離覆蓋提供更可行的替代方案，而另外兩個AUKUS成員則在更深的水域追蹤中國潛艇。

Moore對AUKUS協議的核威懾任務也持保留態度。為了執行這一任務，AUKUS潛艇需要在任何中國彈道導彈潛艇出港之前跟隨其行動，然後再靜音。“但我們再也沒有足夠的數量來做到這一點了，”他說。

AUKUS是一筆好交易嗎？

最終，AUKUS的未來可能取決於比潛艇隱形能力下降更實際的問題。在短期內，澳大利亞政府必須翻修其位於西澳大利亞的HMAS Stirling潛艇基地，以允許五艘美國和英國核攻擊潛艇的輪換部署。這將花費約80億澳元。然而，由於對該協議及其龐大開支的不斷增長的國內懷疑，這一計劃可能面臨困難。

該計劃在美國內部也可能面臨反對。西澳大利亞的海軍基地距離南中國海比關島更遠，而美國偏好在關島進行潛艇行動，Moore表示。關島也更靠近中國在海南島的潛艇基地。

此外，為澳大利亞的新核動力潛艇艦隊提供燃料的高濃度鈾（HEU）儲備正在減少。多年來，美國的核動力潛艇“一直使用從舊核武器中回收的HEU”，Moore表示。在AUKUS下，這一有限的燃料庫存可能會由美國、英國和澳大利亞共享。建立新的濃縮設施，他說，可能需要長達40年的時間。

然後還有澳大利亞接受HEU用於其新核動力潛艇艦隊的問題。在AUKUS下，澳大利亞將成為第一個使用武器級材料運行潛艇的非核武器國家。然而，卡內基國際和平基金會的Kwong指出，澳大利亞並沒有核能產業，因此“無法準備好處理廢燃料”。實際上，自1998年以來，澳大利亞聯邦立法禁止發展核能，包括禁止與核燃料相關的設施。

無論AUKUS的未來如何，人工智慧、無人機和傳感技術的進步正在迅速改變水下戰爭的動態，這將迫使許多國家重新思考他們的潛艇策略和投資。隨著捉迷藏的遊戲逐漸轉變，新策略可能更多地依賴於不對稱的創新，而不是潛艇的數量和隱形能力——無論這些潛艇多麼先進。

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