Lyd går langt under vann. Hvis det er et jordskjelv i Japan, kan det høres under vann ved kysten av Chile på andre siden av Stillehavet. Hvaler bruker lyd til å kommunisere over lange avstander.

Denne fysiske egenskapen ved vann kan også brukes av oss mennesker hvis vi vil finne ut hva som befinner seg under vannet. 

Når du dykker blir det fort mørkt. Og lyset du har med deg rekker bare noen meter, så vanlige kameraer ser ikke veldig langt. Det gjør heller ikke radarer.

Men hvis du sender ut lyd og bruker instrumenter som danner et bilde basert på ekkoet som kommer tilbake, akkurat som en flaggermus gjør, kan du se langt under vann.

Dette er sonar

Instrumenter som bruker lyd for å kartlegge, kalles sonar. (Sound navigation and ranging – navigasjon og avstandsmåling med lyd).

Det finnes mange ulike sonarer, fra enkle dybdemålere, som finnes på fritidsbåter, til ekkolodd, som viser fiskestimer og andre objekter i vannsøylen, og mer avanserte sonarer som danner detaljerte bilder av havbunnen. Sistnevnte krever stor datakraft og avanserte algoritmer for å forandre ekkoene til visuelle bilder.

Forsvaret bruker sonarer både i minejakt, ubåtjakt og til kartlegging av havbunnen. Sonarer brukes også i det sivile for å inspisere rørledninger og annen viktig infrastruktur under vann.

Fra verdensrommet til havbunnen

Sæbø skulle egentlig jobbe med astrofysikk – alt som skjer ute i verdensrommet. Det var i alle fall det han tok hovedfag i ved universitetet. Men tilfeldighetene førte ham i stedet til FFI der han nå jobber med å løse dyphavets hemmeligheter.

– Det er mange fellestrekk mellom astrofysikk og det jeg jobber med i dag. Du skal lage systemer for å behandle store mengder data. Du måler noe og bruker dataene som kommer inn for å danne deg et bilde av hvordan virkeligheten er rundt deg, sier Sæbø.

Han fikk lov til å være med helt fra starten på å utvikle noe som heter syntetisk apertur sonar (SAS).

Bilder med høy oppløsning

Når du skal ta bilder av havbunnen, som av alt annet, er oppløsning viktig.  Jo høyere oppløsning, desto flere detaljer kan du se, og bildet blir skarpere.

For å få god oppløsning trenger du egentlig en veldig lang sonar. Men så store sonarer får du ikke plass til i små ubåter.

For å få plass til en sonar i Hugin måtte forskerne tenke nytt.

– I stedet for å bruke en lang sonar, utviklet vi en måte å sette sammen dataen ubåten samler inn mens den kjører for å syntetisere bilder med stor oppløsning. Vi setter sammen data sonaren har fått inn fra ulike vinkler, og genererer et nytt og bedre bilde, forklarer Sæbø.

– Dette virket jo ikke i Norge eller noen andre steder i verden da vi begynte å jobbe med det. Vi har vært på konferanser over hele verden, og har vært helt i forkant av dette arbeidet. Vi har vært med å utvikle det fra en teknologi som veldig få trodde på, til det som er en ledende teknologi innenfor visse anvendelser. Det har vært moro, sier Sæbø.

Vil bruke kunstig intelligens

I dag tolkes sonarbilder ofte manuelt av eksperter som er trent på oppgaven.

Sæbø forteller at kunstig intelligens (KI) kommer til å bli viktig for å tolke sonardata og få raskere nytte av bildene. På den måten kan små ubemannede ubåter lære seg å tolke sine egne bilder, slik at den skjønner når den har funnet en mine eller noe annet viktig på havbunnen.

KI kan også brukes i ubåtjakt, for å finne svake signaler i en støybakgrunn på sonarbilder.

– KI er en kjempeviktig byggestein. Men det er krevende. For KI må ha data for å trenes opp. Det er lett å trene opp KI til å kjenne igjen bilder av katter. Vi har ikke like mye data for gjenstander på havbunnen. Derfor tar det lenger tid å trene opp KI som kan tolke sonardata, sier Sæbø.

Ubemannede ubåter som kjører alene i ukesvis

Trenden akkurat nå går mot større ubemannede undervannsfarkoster som kan operere på egen hånd og kartlegge farvann i flere uker eller måneder uten at du er der og har kontroll på dem. 

Da er det flere utfordringer som må løses, sier Sæbø.

Navigasjon under vann er krevende fordi GPS ikke virker der. I tillegg er det en stor utfordring å gjøre systemet robust nok til at farkosten kan kjøre trygt på egen hånd.

– Det vanlige er å ha et skip nærheten, som kan fikse problemer når de oppstår. Det kan være helt enkle feil, som at ubåten setter seg fast i fiskenett eller navigerer feil. Når du ikke har et skip i nærheten, må du ha redundans – det vil si to computere, to sensorer, to av alt, slik at den selv kan finne en løsning når noe går galt.

Hør episoden:

Artikkelen er produsert og finansiert av Forsvarets forskningsinstitutt

FFI er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Les også disse sakene fra FFI:

• 

  Slik undersøker forskerne om høstens valg blir påvirket av utenlandske aktører

• 

  Mindre seksuell trakassering i Forsvaret

• 

  Hva gjør 100 dager i vinterkrig med menneske­kroppen?

• 

  Han vil lære undervannsroboter å frykte døden

• 

  Forskere bygde verdens største felle for å finne ut hva hvalen hører

• 

  Hvordan overlever en pilot som styrter på Nordpolen?

Les flere saker fra Forsvarets forskningsinstitutt her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER