În timpul Războiului Rece, spionii ascundeau microfoane în pereți, telefoane sau corpuri de iluminat. Astăzi, însă, cercetătorii avertizează asupra unei posibilități mult mai neașteptate: chiar cablurile cu fibră optică ar putea „asculta” ce se vorbește în apropierea lor.
O echipă de cercetători a prezentat la adunarea generală a Uniunii Europene a Geoștiințelor (European Geosciences Union) rezultate care arată că o tehnică utilizată pentru detectarea cutremurelor poate capta și vibrațiile extrem de fine produse de vocea umană.
Mai mult, datele astfel obținute au fost transformate în transcrieri inteligibile în timp real cu ajutorul unor instrumente de inteligență artificială disponibile gratuit.
Descoperirea ridică întrebări importante despre confidențialitate și securitate, mai ales într-o lume traversată de milioane de kilometri de fibră optică.
Cum poate „auzi” o fibră optică?
La prima vedere, ideea pare absurdă. Cablurile cu fibră optică transportă lumină, nu sunet. Totuși, cercetătorii folosesc de ani buni o tehnică numită „distributed acoustic sensing” sau DAS.
Principiul este ingenios. În interiorul fibrei optice există mici imperfecțiuni microscopice în structura sticlei. Un dispozitiv special, numit „interrogator”, trimite impulsuri laser prin fibră și analizează lumina reflectată înapoi de aceste defecte.
Atunci când cablul este supus unor vibrații, chiar și extrem de mici, structura fibrei se întinde și se comprimă ușor. Aceste deformări modifică modul în care lumina este reflectată. Analizând variațiile, cercetătorii pot reconstrui vibrațiile care au afectat cablul.
Astfel, un simplu cablu cu fibră optică poate deveni un șir gigantic de senzori.
De la cutremure la voce umană
Tehnologia DAS este folosită în principal pentru geofizică și seismologie. Ea poate detecta: cutremure, activitate vulcanică, vibrațiile produse de mașini, trenuri, valuri oceanice și chiar formații de fanfară aflate în mișcare.
În mod normal, cercetătorii instalează fibre dedicate pentru asemenea măsurători. Însă tehnica poate funcționa și pe așa-numita „dark fiber”, adică fibre optice neutilizate din infrastructura deja existentă a internetului.
Aceste fibre „întunecate” sunt foarte numeroase. Rețelele moderne conțin adesea mai multe fire decât sunt necesare în prezent, pentru extinderi viitoare sau redundanță. Unele dintre ele rămân nefolosite ani întregi.
Aici apare problema.
Experimentul care a demonstrat posibilitatea interceptării
Geofizicianul Jack Lee Smith și colegii săi au realizat un experiment folosind un sistem DAS existent, destinat studierii eroziunii costiere.
Cercetătorii au plasat un difuzor lângă cablu și au redat tonuri pure, muzică și vorbire umană.
Vocea umană conține frecvențe cuprinse între câteva sute și câteva mii de hertzi. Partea inferioară a acestui interval a fost detectată foarte ușor.
Potrivit lui Smith, undele acustice puteau fi observate „chiar fără preprocesare”. Pentru frecvențele mai înalte a fost nevoie de procesare suplimentară a semnalului, dar rezultatele au rămas suficient de bune.
Datele au fost apoi introduse direct în Whisper, un instrument gratuit de transcriere bazat pe inteligență artificială. Rezultatul: transcriere în timp real, surprinzător de precisă.
De ce funcționează?
Sunetul este, în esență, o vibrație mecanică a aerului. Când vorbim, undele sonore pun în mișcare obiectele din jur, inclusiv cablurile.
Dacă fibra optică este suficient de sensibilă și suficient de aproape de sursa sunetului, aceste vibrații pot modifica foarte fin structura fibrei. DAS detectează exact aceste variații.
Problema este că sistemul nu „înțelege” ce măsoară. Pentru el, vibrațiile produse de o voce și cele produse de un mic cutremur sunt doar deformări ale fibrei.
Inteligența artificială este cea care transformă ulterior modelele de vibrație în cuvinte inteligibile.
Limitările sistemului
Totuși, tehnica nu funcționează în orice condiții. Cercetătorii au descoperit că rezultatele bune au fost obținute doar atunci când cablurile erau expuse la suprafață, erau înfășurate în colaci, iar sursa sonoră se afla la maximum circa 5 metri.
În schimb, dacă fibra era îngropată sub doar 20 de centimetri de pământ, vorbirea devenea greu de recuperat.
De asemenea, cablurile întinse perfect drept nu au înregistrat bine conversațiile, chiar dacă se aflau foarte aproape de difuzor.
Acest aspect este important, deoarece multe rețele reale sunt îngropate și protejate, ceea ce reduce mult sensibilitatea la voce.
De ce sunt colacii de fibră mai sensibili?
Un cablu înfășurat în colaci poate vibra mai ușor și în mai multe direcții. Practic, bobinarea îl face mai sensibil la perturbațiile mecanice produse de sunet.
În schimb, un cablu drept și tensionat transmite vibrațiile diferit și poate amortiza o mare parte dintre ele.
Acesta este și motivul pentru care unii cercetători consideră că simpla eliminare a porțiunilor bobinate din datele analizate ar putea reduce riscurile de confidențialitate.
Implicații militare și de securitate
Problema nu se limitează la conversații umane.Seismologul Frederik Tilmann avertizează că tehnica DAS aplicată cablurilor submarine poate detecta și mișcările submarinelor sau ale navelor. Asta introduce implicații militare evidente.
Cablurile submarine de fibră optică traversează oceanele și conectează continentele. Dacă ele pot funcționa și ca senzori acustici uriași, atunci ar putea deveni instrumente de supraveghere extrem de valoroase.
Comunitatea științifică știa deja parțial despre risc
Seismologul Céline Hadziioannou spune că această problemă îi preocupă pe cercetători de ani buni. Ea își amintește că, în timpul unor măsurători efectuate într-un institut de fizică, sistemul DAS a captat accidental un anunț transmis prin difuzoarele clădirii.
Totuși, mulți specialiști nu păreau foarte îngrijorați deoarece majoritatea studiilor seismologice folosesc frecvențe joase, specifice cutremurelor, nu frecvențele tipice vorbirii umane.
Acum devine clar că există totuși o suprapunere parțială între domeniile de frecvență.
Ce soluții există?
Cercetătorii discută deja metode pentru reducerea riscurilor. Una dintre idei este filtrarea automată a frecvențelor asociate vocii umane, astfel încât datele utile pentru geofizică să fie păstrate, iar componentele sensibile să fie eliminate.
O altă soluție ar fi excluderea segmentelor de fibră înfășurate în colaci, considerate cele mai vulnerabile.
În practică, însă, problema este complicată. DAS devine o tehnologie din ce în ce mai importantă pentru monitorizarea cutremurelor, supravegherea vulcanilor, detectarea alunecărilor de teren, analiza infrastructurilor și monitorizarea traficului.
Avantajele științifice sunt uriașe.
O infrastructură globală transformată accidental în rețea de senzori
Una dintre cele mai fascinante consecințe ale DAS este faptul că infrastructura globală a internetului poate deveni, fără modificări majore, o rețea gigantică de senzori geofizici.
Practic, milioane de kilometri de fibră optică există deja. Dacă sunt conectați la echipamente DAS, ei pot furniza informații despre vibrațiile mediului înconjurător aproape oriunde pe planetă.
În ultimii ani, cercetătorii au folosit această tehnologie pentru a detecta cutremure submarine, mișcarea ghețarilor, traficul urban și furtuni oceanice.
Acum se adaugă încă un lucru pe listă: vocea umană.
Un nou tip de problemă de confidențialitate
În prezent, majoritatea oamenilor se gândesc la camere video, microfoane sau telefoane atunci când discută despre supraveghere. Foarte puțini s-ar gândi la cablurile de fibră optică. Iar tocmai acest lucru îi preocupă pe cercetători.
Sistemele DAS nu au fost create pentru interceptare audio, însă sensibilitatea lor extremă și dezvoltarea rapidă a inteligenței artificiale schimbă situația.
Ceea ce înainte era doar zgomot și vibrație poate deveni acum text lizibil aproape instantaneu. Potrivit cercetătorilor, comunitatea științifică trebuie să devină mai conștientă că nici infrastructura de măsurare geofizică nu este imună la problemele moderne de confidențialitate.
Sursa: Science
