如何采用射頻信號數據定位馬航MH370精確位置？

馬航MH370失聯(lián)7年，近日，一位英國航天工程師理查德·戈弗雷（Richard Godfrey）聲稱(chēng)使用新技術(shù)確定了MH370墜海的精確位置。

根據他的報告，MH370在3月8日早上8點(diǎn)19分時(shí)，與印度洋上空衛星進(jìn)行了最后一次連接，并于大約一分鐘后墜毀，飛機墜落到在澳大利亞城市珀斯以西1933公里處，坐標33.177°S 95.300°E的位置撞擊海洋，并且下沉到下方4000公尺海洋高原上。

采用了什么新技術(shù)？

在新技術(shù)之前，我們先來(lái)了解一下此前國際采用的衛星搜索方案：國際海事衛星組織的衛星數據從飛機出發(fā)開(kāi)始，大約每一個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次衛星數據通信，由此確定衛星與飛機之間的距離和相對速度，最后推算出一個(gè)區域來(lái)進(jìn)行搜索。

圖源見(jiàn)水印

戈弗雷的創(chuàng )新之處在于，在衛星通信數據的基礎上，添加了WSPR（Weak Singal Propagation Report）弱信號傳播數據填補關(guān)鍵區域空白，并采用了全新的測繪分析和精準定位算法。
    功率極低（10mW）的微弱射頻信號在衰減到無(wú)法被識別前，事實(shí)上可以經(jīng)由大氣和地面反射傳輸極遠的距離，全球任何人都可以通過(guò)WSPR接收終端接收這些微弱射頻信號，內容包含發(fā)送者的位置信息、編碼、接收強度等，各終端在接收信號的同時(shí)也會(huì )上傳記錄到網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器，戈弗雷采用的WSPRnet數據庫就是一個(gè)匯總了全世界WSPR接收終端收到的信息，并提供公開(kāi)查詢(xún)的網(wǎng)站。
該分析利用微弱射頻信號 “在大氣和地面之間反射” 與 “在大氣和飛機之間反射” 之間的不同，通過(guò)算法分析事發(fā)時(shí)間段全球微弱射頻信號數據，進(jìn)而測繪出衛星通信斷開(kāi)時(shí)期MH370墜海位置。對比衛星通信數據分析的巧妙之處在于，全球無(wú)時(shí)無(wú)刻發(fā)射的微弱射頻信號就像一張覆蓋全球的網(wǎng)，飛機在某一點(diǎn)的擾動(dòng)有數百個(gè)可追蹤的信號，從而在衛星線(xiàn)性定位的基礎上實(shí)現精準定位。

2014年3月8日，馬航MH370失蹤后，國際上進(jìn)行了為期4年、耗資2億美元的搜索工作，搜索面積超過(guò)12萬(wàn)平方公里，但至今仍未找到飛機的殘骸。而根據戈弗雷的定位結果，此前7年的搜索工作距離這個(gè)地點(diǎn)僅偏離了28公里。

MH370出事之后，人們驚訝地發(fā)現在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代里，人類(lèi)竟然不能實(shí)時(shí)定位每一架民航飛機的位置，全世界70%以上的空域是空白的。無(wú)論戈弗雷的發(fā)現是否會(huì )被用于未來(lái)對MH370的搜索工作，至少我們看到，沉積七年的微弱射頻信號傳播數據經(jīng)由數據挖掘和算法為馬航MH370定位帶來(lái)了希望。

創(chuàng )新的啟示與數字化未來(lái)

戈弗雷利用數據挖掘和算法對沉積數據的創(chuàng )新探索并非孤例，在實(shí)驗室領(lǐng)域，數字化探索也正在為懸而未決的問(wèn)題帶來(lái)新的可能。如利用自然語(yǔ)言處理（NLP）技術(shù)分析海量文獻、試驗報告，提出新假說(shuō)；利用機器學(xué)習（或深度學(xué)習）技術(shù)學(xué)習已知化學(xué)反應，開(kāi)展化合物合成預測和過(guò)濾篩選；利用智能機器人改善傳統實(shí)驗的操作和試驗方式，避免重復常見(jiàn)的遺漏、安全問(wèn)題……這一切都不是毫無(wú)聯(lián)系的個(gè)案，也不是無(wú)緣無(wú)故的巧合，信息化技術(shù)的不斷發(fā)展正深刻啟示著(zhù)實(shí)驗室領(lǐng)域的所有探索、建設和管理。


實(shí)驗室領(lǐng)域數字化浪潮處于臨界點(diǎn)

為什么我們說(shuō)實(shí)驗室領(lǐng)域數字化只是“臨界點(diǎn)”而非“在路上”？我們不妨將目光放遠，參考人類(lèi)歷史上第一場(chǎng)數字化戰爭：

1991年1月17日凌晨，以美國為首的多國部隊發(fā)動(dòng)對伊拉克的戰爭，面對裝備4200輛坦克、2800輛裝甲車(chē)的50多萬(wàn)伊軍，聯(lián)軍僅以340人陣亡、776人戰斗受傷的微小代價(jià)，取得了戰爭史上少見(jiàn)的一邊倒完勝。在這場(chǎng)戰爭中，雖然雙方作戰人員的總人數、總坦克數相差無(wú)幾，但在每一個(gè)孤立戰斗中，美軍總能調集數倍于伊軍的資源實(shí)現空地一體戰，最終參戰伊軍2.5萬(wàn)人陣亡，7.5萬(wàn)人負傷，8.6萬(wàn)人被俘，損失絕大部分的飛機和坦克，雙方的戰損比約為330：1。

聯(lián)軍與伊軍的案例深刻揭示了數字化成熟的標志：技術(shù)先進(jìn)的裝備是決勝的充分條件，但更為必要的是組織形式的革新。

智能化技術(shù)是量變，智能化組織才是質(zhì)變

當實(shí)驗室從組織形式的角度看未來(lái)，看到的一定不止是某個(gè) “點(diǎn)” 上的技術(shù)應用或某個(gè)智能設備，而是一個(gè)支持實(shí)驗人員實(shí)現其目標的配套體系。今天的實(shí)驗室已經(jīng)大范圍實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化、信息化，甚至一些前沿環(huán)節已向智能化、自動(dòng)化邁進(jìn)，以現有系統和算力完全可以克服其復雜性及儀器結果的差異性，實(shí)現人員、設備、物資、方法、環(huán)境、測試數據的互聯(lián)互通，在每一個(gè) “點(diǎn)” 上都發(fā)揮出極致能力。正如以上那場(chǎng)震驚世界的數字化戰爭，當實(shí)驗室在組織形式和人員理念上適應新技術(shù)的變化，其驚人成效將會(huì )以完勝傳統工業(yè)化組織的方式向世界展現出來(lái)。



幫助實(shí)驗室建立新型智能化組織

研一智控深諳實(shí)驗室領(lǐng)域數字化的未來(lái)，以數據庫和算法為核心將成熟技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)景落地。從實(shí)驗室組織運行最基礎的「物資」要素入手，構建覆蓋全流程全生命周期的數據治理工具，以軟硬件一體解決方案的形式幫助實(shí)驗室建立嚴謹的物資運行機制；在AIDC（Auto Identification and Data Collection）自動(dòng)標識與數據采集環(huán)節突破性的引入RFID（Radio Frequency Identification）射頻識別技術(shù)，服務(wù)于高效的物資流轉需求；積極探索第三方數據接入、環(huán)境/狀態(tài)監測、AS/RS(Automated Storage and Retrieval System，自動(dòng)存取系統)等要素邊界，以建立新型智能化實(shí)驗室組織為最終目標，助力組織人員效能、管理協(xié)同最大化。

志之所趨，數據無(wú)遠弗屆，

愿數字世界，再無(wú)馬航MH370的空白。