Das Ohr unter Wasser

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Künstliche Intelligenz für U-Boote

Wer jemals einen U-Boot-Film gesehen hat, erinnert sich vielleicht an Szenen, in denen Besatzungsmitglieder mit Kopfhörern ausgerüstet auf große Monitore blicken. Bei der Deutschen Marine ist der Sonarmaat dafür verantwortlich und tatsächlich hat er die ganze Zeit sein Ohr unter Wasser – im übertragenen Sinne versteht sich. In die gigantischen U-Boote, die weltweit durch die Ozeane tauchen, sind zahlreiche Arrays verbaut. Das sind ganze Ketten von Sonaren, die jedes noch so kleine Geräusch unter Wasser auffangen. Und ein Sonar ist im Grunde nichts anderes als ein Hydrophon – ein Unterwassermikrofon. Aktive Sonare arbeiten mit dem legendären PING. Einem akustischen Signal, das vom Boot ausgesendet wird und als Reflexion zurückkehrt. Durch die vielen Sonare kann ermittelt werden, wo genau sich ein Objekt befindet. Aber nicht jedes U-Boot möchte entdeckt werden, z. B. im militärischen Einsatz. Dort nutzt man Passivsonare, die können nur hören, das aber umso besser.

Eben dieses Lagebild erstellt der eingangs genannte Sonarmaat. Es ist die einzige Möglichkeit, mit der man sich unter Wasser orientieren kann. Das aber wiederum recht gut. Der Schall breitet sich unter Wasser mit rund 1.200 Metern in der Sekunde aus, ist also etwa viermal so schnell wie in der Luft. Und je nach Wassertiefe ändert sich auch noch die Dichte des Wassers. Dadurch bilden sich regelrechte Dichtekanäle, mit deren Hilfe sich Wale bis zu 2.000 Kilometer weit verständigen können. Diese besonderen Eigenschaften der Unterwasserakustik macht sich auch der Sonarmaat zunutze. Er muss diese zahllosen Geräusche einordnen können. So kann er Fischerboote von Passagierschiffen unterscheiden, Pottwale von Heringsschwärmen, U-Boote von Felsen. Seine Funktion ist also für das U-Boot essentiell. Deshalb versucht Nils hierfür eine Künstliche Intelligenz zu entwickeln, um die menschlichen Fähigkeiten zu ergänzen.

Letztlich programmiert Nils eine Software, die Sonare bleiben gleich. Kleine Kästchen in künstlichem Harz vergossen, die entweder wie an einer Perlenkette aneinandergereiht ein viele Meter langes Kabel bilden, das sowohl ein Schiff als auch ein U-Boot hinter sich herziehen kann. Oder die Sonare werden fest am und im Schiff verbaut. Ihre Wirkungsweise ist immer gleich. Die Technik hört Geräusche aus verschiedenen Perspektiven und kann so den genauen Ort ihres Ursprungs zurückberechnen. Ein geschulter Sonarmaat kann sogar anhand der Geräusche einer Schiffsschraube auf den Typ des Schiffs schließen, weil jede Fregatte, jeder Flugzeugträger, jedes U-Boot andere Schrauben hat. Schiffsschrauben haben quasi einen akustischen Fingerabdruck. Auch das muss Nils einberechnen und mehr: den Salzgehalt des Wassers, die Temperaturschwankungen, Strömungen. Bis der Sonarmaat von einer Künstlichen Intelligenz abgelöst wird, dürfte es also noch etwas dauern. Aber dass sie kommt, ist ziemlich sicher.