今年最熱的題材莫過于物聯網(Internet of Things, IoT)了,讓具有傳感器的真實物體借助互聯網彼此串連、互通,交換信息,也可以遙控其他物體運作。比如說家里的安全系統、以及可以節能又維持適溫的智能空調,都是物聯網幾個著名的商業運用。既然可以物體可以借助互相鏈接變得更聰明 (smart),那鏈接物體的網絡本身,更確切的說,是互聯網骨干的那些海底電纜,是否也可以變聰明呢?以專長海洋沉積物的加拿大維多利亞大學榮譽教授Chris Barnes為主席,結合國際電信組織(ITU)、世界氣象組織(WMO)以及聯合國教科文組織下的政府間海洋科學委員會(UNESCO/IOC)與各國研究單位的國際團隊,決定在海底電纜上試試運氣 。
目前世界上的海底電纜 (via Submarine Cable Map)
每一天,在波濤洶涌的海面下,上兆元的金錢交易、數十萬張搞笑圖片、幾億封即時消息…都透過錯綜復雜的海底電纜,在不同地區間穿梭。海底電纜鋪設于海床表面,負責在各國間傳輸電信訊號,從一開始的電報,到近代的電話、網絡等,以及現代的光纖電纜,傳遞訊號更快速。目前除了南極以外,各大洋都有海底電纜通過?!盀槭裁次疫B不上Youtube!”當你在家里憤怒的摔鼠標,發現只有使用XX電信的衰鬼有類似的問題,很可能是因為連接美國的海底電纜發生故障(如這個數年前的新聞)。海底電纜肩負迅速傳遞龐大訊息的任務,本身卻十分脆弱?—?漁網、地震、以及突如其來的濁流,都會對電纜有所損壞。此外,為了將訊息傳遞到遙遠的他方,大約每七十公里左右就必須放置一個中繼器,將訊號放大,避免訊號在傳遞的過程中逐漸喪失能量而減弱(當然,隨著科技的進步,中繼器間的間距得以逐漸增加)。
海底電纜上的中繼器(Photo from Global Marine, CC BY-ND 2.0)
于是,Barnes想到一個點子:何不在中繼器上放一些傳感器,讓海底電纜能順便幫忙測量一些海洋物理數值(例如溫度、壓力、地震波)呢?這些信息可以透過網絡實時回傳給其他系統,海底電纜將不再只是傳遞兩端的訊息,更自己產生了新訊息傳遞出去,成為物聯網的一部份。這并不是海洋學家第一次打海底電纜的主意。早在1980年代,就有物理海洋學家想利用海水漲潮與退潮時造成的微弱電位差異,來量測潮流。不過,因為潮流在各地的變化差異極大,加上技術上的種種困難,所以這個想法并未在各海域普及。
潛水員檢查位于英屬印度洋領地珊瑚礁上的海底電纜(Photo from CTBTO, CC BY-SA 2.0)
科學家對于海底電纜,尤其是越洋電纜所在的兩千米以下深海所知不多,只有間斷的采樣,而沒有長時間的監測,借助裝設物聯網傳感器,能夠得到極有價值的信息。了解海水的溫度變化,就能更進一步了解全球氣候變遷會如何影響海流循環。而海底壓力的改變,代表的是海平面高低的變化,可能作為海嘯等災難的警訊。地震波就更不用說了,不僅能幫助地震示警,更能使人們更了解地質結構。在海底電纜上加上這些物聯網傳感器,就像在人體的皮膚上貼著心電圖的電極一樣,能夠以更大尺度來觀察海洋的脈動。然而,大多數海底電纜已經鋪設了數十年之久,將電纜重新挖起裝傳感器,似乎不是個好主意,Barnes教授決定在2017年先進行試驗,埋設一段試驗電纜,確定傳感器能夠在深海正常運作,再尋求業界贊助,既然參與單位大多是聯合國相關組織,世界銀行也許能夠提供發展中國家類似的協助。
海底電纜鋪設船Stemat Spirit工作中 (Photo by Megasam4256?—?Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons)
在此同時,目前 Arctic Fibre Inc. 正在負責架設東京到倫敦的海底電纜,也將這個想法一并化為實際。由于這條電纜將通過加拿大的北極海域,該電信公司與Scripps海洋研究所的科學家John Orcutt合作,在電纜上加上溫度與壓力傳感器。Orcutt表示,這將有助于我們了解未來數十年北極海域的溫度與海平面變化。除此以外,Orcutt還希望能加上聲學傳感器,用來記錄極圈哺乳動物的聲音。從另外一個角度出發,通訊網絡也就成了海洋觀測網絡的最佳平臺。這是否能夠打造雙贏局面,為科學?—?產業合作建立新典范呢?就讓我們拭目以待吧!
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原文標題:“聰明”的海底電纜
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