Varovanje skritih življenjsko pomembnih vezi Evrope

Na tisoče kilometrov kablov in cevovodov se prepleta po evropskem morskem dnu ter prenaša plin, elektriko in podatke, ki skrbijo za brezhiben potek sodobnega življenja. Te kritične povezave pa ostajajo večinoma nezaščitene. Nekateri incidenti so opozorilo, da evropska podvodna infrastruktura lahko postane tarča napadov in da bomo za njeno obrambo potrebovali nova orodja.

Raziskovalci menijo, da bi odgovore na to vprašanje deloma lahko ponudila umetna inteligenca. S kombinacijo satelitskih posnetkov, podatkov o spremljanju ladij, sčasoma pa tudi akustičnih signalov iz samih kablov si prizadevajo zgraditi sistem zgodnjega opozarjanja na sumljive dejavnosti na morju.

Budnica v Baltskem morju

Prelomnica se je zgodila septembra 2022, ko je cevovod Severni tok v globinah Baltskega morja streslo več eksplozij. Te so razkrile, da so evropska podvodna omrežja bistveno bolj ranljiva, kot so mnogi predvidevali. V tistem obdobju je Johanna Karvonen, raziskovalka na področju varnosti na univerzi za uporabne znanosti Laurea na Finskem, koordinirala projekt AI-Arc, ki ga je financirala EU. Raziskovalci so v okviru projekta z uporabo umetne inteligence spremljali satelitske posnetke in podatke o sledenju ladjam, poznane tudi po skupnem imenu sistem samodejne identifikacije (AIS), za podporo varnosti v arktičnih vodah.

Algoritmi sistema so bili zasnovani za zaznavanje nevarnosti, kot so ledene gore, naftni madeži na morski gladini in ladje v stiski. »Po incidentu na cevovodu Severni tok smo ugotovili, da razvijamo orodje, ki bi nam lahko koristilo tudi pri nadzorovanju kritične podvodne infrastrukture,« je dejala raziskovalka. Sistem AI-Arc je bil namreč že sposoben opozoriti na nenavadnosti, denimo na ladje, ki so nepričakovano upočasnile ali skrenile z začrtane poti. V okviru nove raziskovalne pobude Vigimare pa so se namenili izkoristiti to zmožnost za zaščito kritičnih sredstev na morskem dnu.

V sodelovanju z novimi partnerji in državami je raziskovalna ekipa pobude Vigimare pod vodstvom Karvonenove z delom začela leta 2024, pobuda pa naj bi se zaključila konec leta 2027. Cilj je, da bi umetno inteligenco naučili prepoznati sumljivo obnašanje na morju v bližini podmorskih telekomunikacijskih in napajalnih kablov ter ključnih plinovodov v Evropi. »Če se plovilo denimo premika normalno, nato pa nenadoma upočasni, bi se sprožil alarm,« je pojasnila.

Tako bi se lahko izdale tudi ladje, ki se sicer poskušajo skriti. Nekatera plovila nezakonito izklopijo svoje radarske odzivnike za sistem samodejne identifikacije in »izginejo«. Vendar jih lahko sateliti tudi brez signala še vedno opazijo. »Umetna inteligenca zazna, da je prisotno plovilo, ki pa nima signala AIS,« je pojasnila Johanna Karvonen. »Že to neskladje je samo po sebi sumljivo.«

Raziskovalci upajo, da bodo s podatki obalnih radarjev in drugih nadzornih sistemov, ki jih upravljajo nacionalne obalne straže in varnostne agencije, lahko zagotovili celovitejšo sliko dogodkov na morju.

Namerna in naključna škoda

V zadnjih dveh letih pa so v Baltskem morju več podatkovnih in napajalnih kablov poškodovale ladje, ki so vlekle sidro po morskem dnu. Najresnejši tovrstni incident se je zgodil lani za božič, ko se je pretrgal napajalni kabel estlink 2 med Estonijo in Finsko, zaradi česar so poskočile cene električne energije v Estoniji. Prerezani so bili tudi štirje podatkovni kabli.

Finske oblasti so hitro zasegle tanker, za katerega so sumile, da je povzročil škodo. Tanker, ki je bil sicer registriran na Cookovih otokih, naj bi bil del ruske flote v senci – gre za plovila, ki prevažajo rusko nafto in naftne derivate na način, ki jim omogoča izogibanje zahodnim sankcijam.

Karvonenova pravi, da je ladja dolgo vlekla sidro za seboj, preden je to kdorkoli opazil. Sistem zgodnjega opozarjanja na podlagi umetne inteligence bi na to morda opozoril bolj zgodaj, s čimer bi škodo preprečili ali pa vsaj omejili.

V zadnjih letih so v Baltskem morju več podatkovnih kablov poškodovale ladje, ki so vlekle sidro po morskem dnu. FOTO: Shutterstock

Nevarnost za digitalno povezljivost

Decembra lani je bil med drugim prerezan tudi kabel c-lion1, ki je zagotavljal pomembno optično povezavo med Finsko in Nemčijo. »Gre za glavni sistem, ki zagotavlja neposredno povezljivost med Finsko in osrednjo Evropo,« je dejal Mikko Tiensuu, svetovalec finskega državnega podjetja Cinia, ki upravlja povezavo. Kabel so popravili v dveh tednih.

»Takrat smo sploh prvič opazili kakršnekoli težave s kablom c-lion1,« je povedal Tiensuu in dodal, da so ponavljajoči se incidenti še poudarili potrebo po hitrejšem zaznavanju. Podjetje Cinia, ki je zdaj eden od partnerjev v projektu Vigimare, upa, da bo sistem umetne inteligence v okviru projekta skrajšal odzivne čase. Čeprav škode ni vedno mogoče v celoti preprečiti, bi z zgodnjim opozarjanjem lahko preprečili prekinitev več kablov drugega za drugim, kar se je zgodilo v opisanih primerih.

Vlakna kot senzorji

Ena od najbolj inovativnih komponent v okviru projekta je načrtovana pilotna študija, v okviru katere bi se optični kabel podjetja Cinia sam po sebi spremenil v senzor. Z merjenjem drobnih sprememb v potovanju svetlobe skozi steklena vlakna lahko raziskovalci zaznajo vibracije in kablu tako omogočijo, da »sliši«. Sistem umetne inteligence bi se lahko naučil prepoznati zvoke, ki jih oddajajo različna plovila, in opozoril na nepravilnosti. »Sistem bi lahko zaznal lokacijo plovil na morski gladini in podmornic ali celo zaznal, ali plovilo za seboj vleče sidro,« je dejal Tiensuu.

Ekipa se trenutno pripravlja na preizkušanje tehnologije v praksi. Letos se bodo v Baltskem, Sredozemskem in Irskem morju začele pilotne študije. Cilj je ustvariti sistem, ki lahko v ustreznem obsegu deluje v vseh evropskih morjih.

Ni pa še jasno, ali bo lahko dejansko preprečil prihodnje sabotaže. Nekateri napadi, denimo eksplozije na Severnem toku, so morda prezapleteni ali predobro prikriti, da bi jih bilo mogoče zaznati vnaprej. Sposobnost rekonstrukcije gibanja ladij v dnevih in mesecih pred incidentom pa bi lahko zagotovila koristne informacije, ki bi preiskovalcem pomagali poiskati potencialne storilce.

V številnih drugih primerih, od vlečenja sider do nenavadnega obnašanja plovil, pa bi sistem lahko zagotovil zgodnja opozorila, na podlagi katerih bi se oblasti lahko odzvale, še preden se zgodi nesreča. »Ironično je, da so incidenti v Baltiku koristni za razvoj projekta, saj nam zagotavljajo velik nabor zgodovinskih podatkov, s katerimi lahko urimo svoje algoritme umetne inteligence,« je dejala raziskovalka Johanna Karvonen.

Evropske podvodne mreže bodo še naprej ostale nevidne za večino od nas. V luči naraščajočih groženj pa končno prihajajo orodja, s katerimi bomo lahko zaščitili te skrite življenjsko pomembne vezi.

---------------------------

Raziskave, omenjene v članku, so financirane v okviru programa EU Obzorja. ​Članek je bil prvotno objavljen v reviji Horizon, reviji EU za raziskave in inovacije.