通訊技術的發(fā)展給人們的生產生活帶來了極大的便利，比如我們如今用手機可以隨時隨地的進行語音和視頻的聯(lián)系，這在以前都是不可想象的。

以前不見面的信息都得依靠傳話或者書信來完成。如今人類的通信技術大都以電波和光束為載體，可以說如今我們就生活在通訊的電波之中，并且生活中已經處處避不開這種電波環(huán)境。但是在水下，通訊就不是那么方便了，水下通訊一直是通信發(fā)展的一個難題，主要是由于通道的多徑效應、時變效應、可用頻寬窄、信號衰減嚴重，特別是在長距離傳輸中水下通信相比有線通信來說速率非常低，因為水下通信采用的是聲波而非無線電波。

不過通信領域的科學家們在這方面也取得了一定的進展，水下通信非常困難，常見的水聲通信方法是采用擴頻通信技術，如CDMA等。這類在水下收發(fā)信息的技術，是當前海洋科考和軍事中最重要和關鍵的技術，技術原理是將文字、語音、圖像等信息，通過電發(fā)送機轉換成電信號，并由編碼器將信息數(shù)字化處理后，換能器又將電信號轉換為聲信號傳輸出去，在經過接收轉譯達到通訊的目的。

近日有媒體報道，我國水下通信領域的研究人員用鯨魚“語言”實現(xiàn)了水下通信，又創(chuàng)造了個世界第一，這種技術特別是在軍事方面有著重要的利用價值。進行這項研究開發(fā)的是天津大學精密測試技術及儀器重點實驗室，其中蔣佳佳等科研人員將抹香鯨的聲音進行聲譜解析模擬，利用儀器首次將抹香鯨的原始叫聲作為通信信息載波，模擬抹香鯨原始叫聲串構造仿生通信信號串，以此超低音頻仿生偽裝策略實現(xiàn)了水下通信信息隱蔽傳輸。

水下通信是當前海洋軍事中最重要和關鍵的技術，毫無疑問，這種技術在軍事方面有著良好的用途，抹香鯨在大海里遨游，有可能出現(xiàn)在海洋中的任何地方，它們發(fā)出的聲音（一種次聲波）非常大，聲波分貝強度比汽車鳴笛還高，這種聲音在大海中傳播并不稀奇，因此利用抹香鯨的聲音作為通信偽裝策略，很容易讓敵方偵測系統(tǒng)產生混淆和漠視，以為是抹香鯨的叫聲，實際上，卻是我方潛艇發(fā)出的聲音，即便是敵方注意到，也需要對聲音進行解碼破解，所以這樣一來，我們的機密通信就比較容易通過這種仿生偽裝來完成。而且將來這種仿生應用還可以嫁接海豚、藍鯨、虎鯨甚至海潮波浪等的聲音，迷惑性也就更強了，潛艇通信和海洋動物以及自然的聲音傻傻分不清啊。

在水里能清楚地接收到遠距離語音信號，世界上也只有少數(shù)軍事強國才能做到，而這種借用一項動物特性完成水下隱蔽通信的技術，更加強了我國在水下通信技術領域的保密性，前兩天還有媒體報道說我國試驗并實現(xiàn)了在海洋6000米深處發(fā)出信息，最終有太空中的通訊衛(wèi)星接收的，結合了水下通訊，水面轉輸，衛(wèi)星接收并反饋的無縫組合連接，讓潛艇和衛(wèi)星通訊直接鏈接，這些都屬于當今國際高水平的通訊技術，在海洋科考、礦業(yè)開采、軍事領域等都有的很重要的實際意義和實用價值。

這個是去年取得的成績，相關成果已經發(fā)表在了國際通信專業(yè)的期刊《IEEE通信雜志》上面，得到了世界的認可。

該技術利用抹香鯨的聲音作為信息的載體，通過構造仿生通信信號串實現(xiàn)水下隱秘通信。該技術最大的特點就是利用動物天然的聲波為載體，極具迷惑性，破解的難度也十分大。對方收到信號后還以為是幾聲抹香鯨的叫聲，殊不知我們已經秘密傳遞了信號。

歷來水下信號的傳遞都是一個難題，空氣中通用的電磁信號在水下變得脆弱不堪，很容易被干擾和阻擋、衰減。所以想要獲得足夠強的信號，往往需要放大信號，加大功率。這樣做的結果就是很容易被敵方發(fā)現(xiàn)，只要監(jiān)測到大功率發(fā)射源，無疑潛艇就會變成一個活靶子。所以我國開發(fā)的這項通信技術，未后續(xù)的水下通信打開了一扇新的領域。

不過，但要說完全無法破解，倒是不可能。因為即便先進如量子加密技術，還是可以理由儀器漏洞進行破解的。特別是近期上海交大金教授發(fā)表的關于量子加密通信的破解文章，更是引起極大關注。所以，利用鯨魚聲波通信，只能夠說是破解難度大，保密性強，并不是完全不可破解。

我們先梳理一下，因為這個問題中的信息量比較大。

首先用鯨魚的叫聲作為信息的載體，只能說佩服！而且按照我軍披露相關信息的慣例來看，這絕對不是最強的，應該還會有更讓人目瞪口呆的后手。

鯨魚靠收縮鼻腔使空氣振動，能夠發(fā)出40~8000赫茲的聲音（人類是80~1280赫茲）。鯨魚的聲音與生俱來就有在海里的傳播優(yōu)勢，聲音低沉可以傳到幾百海里之外。在繁殖期的某些鯨魚，甚至可以連續(xù)在水中叫20分鐘以上。這樣看來，以鯨魚的聲音做載體，有著充分的傳播優(yōu)勢。鯨魚的聲音可以進行二次編碼。使得看起來平淡的聲音變成絕對獨一無二的，無法破解的聲音。

在二戰(zhàn)時，美軍進行太平洋戰(zhàn)役的時候。就曾經利用了某些太平洋土著人的語言稀缺性，進行明碼通信，即使被狡猾的日本人截獲了，他們也無能為力。因為所有會這個語言的土著族人都已經被美國秘密的隔離起來。電影“風語者”就是講的這個故事。

現(xiàn)在戰(zhàn)爭中，通訊加密技術已經成為了信息戰(zhàn)領域最重要的一個環(huán)節(jié)。一但某一方的加密規(guī)則被泄露，就不可避免的會導致戰(zhàn)爭天平的傾斜。

圖片來源于網絡侵刪

據(jù)媒體報道，中國首次實現(xiàn)了模仿鯨魚叫聲進行海下通訊，實現(xiàn)了新的水下通信技術。鯨魚叫聲真的能夠用來通訊嗎？這種通訊方式有什么優(yōu)勢呢？專家對此做出了解釋:目前已經證實了這個想法的可行性，它可以大大增加水下通訊的隱蔽性和安全性。

人類雖然是食物鏈的頂端，但是在很多方面其實都是不如其他動物的，畢竟各有所長嘛。于是人類就模仿動物或是從其中獲得靈感得到了很多實用的發(fā)明或是技術。在軍用領域也有非常多的例子，比如雷達、紅外制導等。

由于水下環(huán)境較為復雜，通訊一直是一個大問題。由于聲波、電磁波等在水底衰減速度要比空氣中快得多，傳播速度也要慢得多。但要也此提高功率，又會加大力度自身被發(fā)現(xiàn)的可能，這無疑違背了潛艇的工作理念和要求。尋求高速又隱蔽的水下通訊方式也可以說是潛艇發(fā)展的最重要的需求之一了。

水下的通訊一直困擾著此領域的專家，很多時候還不如直接用電纜進行信息傳遞。就比如水下探測機器人，一般就會使用電纜以保證通訊的持續(xù)性和質量，而且也能降低成本。但是這樣一來就會限制其活動范圍，降低探測效率。到了潛艇這里就不可能去使用電纜了，這樣不說限制行動影響作戰(zhàn)了，連最基本的隱蔽性都喪失了。

而中國的科學家就想到了一個辦法并證實了其可能性，也得到了國際學術界的認可。這就是模仿真正的抹香鯨叫聲，以其為載體編碼所要傳遞的信息的技術。這一技術的優(yōu)勢在于能夠將其隱藏在海洋中大量而嘈雜的同種聲音中，加大了敵方辨識的難度，并以此提升了隱蔽性。

這一技術要說應用恐怕還早，必然還有很多問題要去解決，但是它無疑提出了一種未來水下通訊的趨勢。它不必局限于抹香鯨，而是可以根據(jù)當?shù)氐纳�物環(huán)境進行變化。而要說無法破譯，恐怕是亂說了，畢竟它的優(yōu)勢并不在此，而是在于隱蔽性，很容易被敵人忽略掉。即使是量子通信也不是毫無辦法破譯，更何況這個沒有用到高端加密方法的技術呢。

我國科學家利用鯨魚叫聲實現(xiàn)全新水下通信是真的，相關研究發(fā)表于2018年的國際通信領域頂級期刊《IEEE　Communications　Magazine》上，并且得到了學界的認同。

這項研究是由天津大學精密測試技術及儀器國家重點實驗室完成的。

水下通信不同于其他介質中的通信，由于水對聲音信號傳播的影響，以及海洋背景噪音的影響，人類在水下通信中只能使用聲波，常見的水下通信方式為擴頻通信技術。該技術是今天海洋科考和軍事領域的重要通信技術，由于使用國家多、使用時間長，信息容易被截獲和破譯。

鯨類作為海洋生物，已經完全適應了海洋中的生活，并且演化出了一套行之有效的通信方式。我們知道，鯨類能夠發(fā)出超聲波，其聲音可達500分貝，而我們人類聽力范圍在0至25分貝左右。正是由于能夠發(fā)出極高分貝的聲音，鯨類才能在上百海里的范圍內通過聲波交流。抹香鯨的聲音約為230分貝，其聲音更像是一串連續(xù)的滴答聲，而非傳統(tǒng)意義上的叫聲。

我國科學家正是從抹香鯨叫聲中獲得了靈感，實現(xiàn)了借用鯨類語言實現(xiàn)深海隱蔽通信�？茖W家破譯了抹香鯨的原始叫聲，并且將其原始叫聲作為通信信息載體，將抹香鯨的叫聲作為通訊的訊息載波。通過拆解抹香鯨原始叫聲串構，再編排為仿生通信信號串，完成了抹香鯨叫聲的信息化。

圖注：抹香鯨叫聲聲波的仿生偽裝通信幀結構及編碼原理，圖片來自網絡

圖注：利用抹香鯨叫聲通訊迷惑對方潛艇，圖片來自網絡

利用抹香鯨叫聲，進行通信偽裝的聲波，很容易混入海洋背景噪音之中，即便是對方接受到了聲波，也會被當成抹香鯨的叫聲而忽略。就算是被對方辨認出來，也難以進行解碼和破解。

我國科學家利用鯨魚叫聲實現(xiàn)全新水下通信是真實的，而且具有極大的意義，能夠實現(xiàn)水下信息傳輸?shù)母叨入[蔽，擴大傳輸距離。在軍事領域，特別是潛艇作戰(zhàn)和執(zhí)行任務有著重要的意義和廣泛的應用前景。

圖片來自網絡，侵刪

噱頭!

大多數(shù)海洋哺乳動物，如抹香鯨和長翅鯨，總是產生具有某些特征的呼叫脈沖，用于回聲定位，通信等。通常，敵人的水下偵察系統(tǒng)幾乎總是將這些生物信號分類為海洋噪聲，然后將其過濾掉�；�于這一事實，天津大學的蔣佳佳團隊提供了我們嘗試在一種新穎的隱寫術中隱藏在由原始海洋哺乳動物呼叫脈沖組成的構建的通信幀中的數(shù)字通信。我們首先提出了一種篩選方案，用于從原始海洋哺乳動物呼叫脈沖中挑選出高質量的呼叫脈沖。論文中討論了如何根據(jù)海洋哺乳動物呼叫脈沖的特征設計安全，偽裝和隱蔽的通信幀。通信代碼之間的時間延遲差異和通信代碼的數(shù)量同時用于傳送數(shù)字信息。模糊函數(shù)和相關技術用于從原始鯨魚呼叫脈沖中選擇通信代碼。最后，進行了實驗以證明生物啟發(fā)隱寫術的有效性和安全性。所提出的生物啟發(fā)隱寫術能夠服務于各種水下軍事通信，例如海底通信和自主水下航行通信。

上面是IEEE Communications的論文介紹。

很多人都知道，鯨魚之間的呼叫可以傳遞數(shù)千海里的距離。但對于通訊來說，這樣的“聲音”容量顯然不夠。

軍事上信息的一個基本要素包含了時間、地點、對象、事件等等內容，僅僅依靠短促的聲音則很難將信息完整的發(fā)送出去。

目前很多潛艇的確是依靠超聲波進行通訊的。但是這種通訊同樣依賴了大量的水下聲音陣列來進行傳輸。

圖片中每個五角星都是一個DART水下聲波陣列的位置，它保證了北約的水下通訊系統(tǒng)的完整性。

基本原理如圖：

終端計算機將需要傳遞的信息經過調制解調器發(fā)送到水下?lián)P聲器去釋放。在水下監(jiān)聽器接收到信息后再經過調制解調進行還原成為基本數(shù)據(jù)。

但由于鯨魚這類生物的叫聲是這樣的：

這是一個W君剛剛轉換的座頭鯨的叫聲，時長將近4秒，這種聲音之間的間隔可以作為一種數(shù)據(jù)位存在 就可以形成 類似于 --·----··-·--··-的信息流，但一方面來說這樣的信息流從時間通道上看容量太小，發(fā)送一個字母有可能就得用幾十秒的時間。當然了可以增加音頻種類來提高碼率。

但從固有的聲音流上來看基本上也是一種效率相對較低的通訊手段。

同時為了提高效率必然要增加發(fā)射頻次，這樣一來這個裝置只要以工作，海里就象鯨魚大合唱一樣，任何一個聽音器的操作員都會立刻發(fā)現(xiàn)有問題。

再從另外一個角度來說。通訊的另外一個重要要素在于“通”，所謂“通”是不受到干擾的通訊狀態(tài)。聲音在通訊上有太多的劣勢。相信很多人已經玩過了bose或者sony的降噪耳機了吧。降噪耳機的原理就是接收到一個聲音信號，立刻播放出相位旋轉180°的音頻信號。

這就是相干相消原理�，F(xiàn)在的DSP技術很發(fā)達了，如果偵測到這樣的信號發(fā)出，0.01秒內就可以抵消掉這種信號，或者加入龐雜的類似信號使通訊阻塞。

如果要避免這種情況怎么辦？加大頻率，增加信道密度，最終的結果就是次聲轉化為聲音，聲音轉化為超聲波……

剛才我們提到的水下聽音器，其實就是超聲波的，那個DART建成了都50多年了！

現(xiàn)在看這是不是噱頭？

其實啊，上什么雜志最主要的是學術上的討論，大家討論一個可能性，但最終是不是“成就”還得經過多年的同行評審之后才知道呢。別說雜志，就是諾貝爾獎其實也經常鬧烏龍的。

J．J湯姆遜在1897年發(fā)現(xiàn)了電子是一種粒子，人們也稱他是“一位最先打開通向基本粒子物理學大門的偉人”。J．J湯姆遜于1906年獲得諾貝爾物理學獎。

G. P湯姆遜用高速電子在晶體上行射實驗，分別成功證明了物質波的存在，觀察到了電子的波動性，結果戴維森和G·P湯姆遜因此獲得了1937年的諾貝爾物理學獎。

這是對父子，都拿了諾貝爾獎，一個說電子是小顆粒；另一個說電子是波。后來我們說電子波粒二象性！所以很多科學雜志或者科學獎項并不是什么“成就”，而只是一個問題討論的開端。

國際上首次，我國利用鯨魚叫聲，實現(xiàn)全新水下通信，無法破譯，是噱頭還是事實？

的確有類似的水聲通訊方式，但如果要說是無法破譯就有點標題黨了，即使模擬抹香鯨叫聲這種比較特殊的方式，它仍然是屬于載波通訊的一種，一般就是使用調幅或者調頻或者相位方面加以調制用于載入語音圖像等信號，但聲波頻率不高，加載的信息量有限，最多用于文字，音頻也許就是極限了，圖像是不太可能了！但這種方式也是屬于傳統(tǒng)的加密，并非屬于量子密鑰等這種理論上不可破解的通訊技術！但這種通訊方式依然有獨到之處，請看如下圖文：

以抹香鯨叫聲為原理的通訊示意圖，盡管它屬于可破解通訊一類，但掩藏于抹香鯨的叫聲中，這不免有些風聲鶴唳，將極大的增加對方收集于破解的難度，因為首先就要分辨哪種是載了數(shù)據(jù)的抹香鯨叫聲，那些又是抹香鯨真正的叫聲！分辨出來后才能用于破解，這對于破解方來看自然是一場噩夢！

上圖是是抹香鯨叫聲聲波的仿生偽裝通信幀結構及編碼原理！

(a)-(d)仿生偽裝通信幀以及處理過程, (e)仿生偽裝通信幀時頻示意圖, (f)真實的抹香鯨鯨叫聲串時頻圖，可以看到兩者并無多少差異，當然仍然會有跡可循，畢竟兩者還是有一些細微的差異！但通訊碼使用的是原始的抹香鯨叫聲，并且通訊碼時間間隔與真實的抹香鯨叫聲間隔幾乎一致，因此這種以構造放生的通訊方式具有極強的偽裝性，當然對于破解方來說也存在了一個難以逾越的障礙！

歷來水下通訊都是一個難題，因為電磁波在水下衰減太快，藍綠激光通訊需要天氣支持，長波通訊速度太慢，當然上文所說的抹香鯨叫聲載波通訊傳輸距離也是值得商榷的，另外水下聲波傳輸速度也就1450M/S，對于數(shù)十千米內的通訊延遲就有些難以接受了，不過聲波載波的范圍也不可能太高，近距離內水下加密通訊還是一個不錯的選項，可以作為加密通訊的一個輔助手段，但假如要用作戰(zhàn)略通訊就不行了，因為它覆蓋范圍實在是不夠！

是噱頭。

要是真的有這么一項技術，那么現(xiàn)在應該是絕密的，誰泄露誰該死。現(xiàn)在弄到一個小小的平臺上來嘚瑟，瞎吹無疑。

當然可以說因為是保密的，所以沒人會來證實。而以保密為由拒絕舉證，正暴露了這是在撒謊。

這個信息不知從何而得？我覺得如有此等技術，信息絕對是國家絕密。怎可輕易示人？中國民眾都應為國家保守秘密的義務，凡涉及國防由其是軍事技術信息的內容，不轉不發(fā)為好。

真正核心通訊技術，應該是量子技術！