张友奎:追寻“听涛者”的强军梦

2021-11-02 22:52张书义羡崑王志博
中华儿女 2021年16期
关键词:听音潜艇智能

张书义 羡崑 王志博

他,是北部战区海军某潜艇基地声纳业务长,常年战斗在制衡强敌、深海远洋最前线。

他,先后获得海军研练先进个人、荣立二等功等多项表彰奖励,享受国务院特殊津贴和专业人才1类岗位津贴,是基层一线技术“大拿”。

他,带领水声专业团队集智研训,先后获得军队科技进步二等奖2项、三等奖4项、国防发明专利11项,多次囊括海军、战区海军声纳专业比武团队第一名。

他,就是张友奎,以刻苦钻研、无声奉献,探寻着深海蛟龙大洋判情识别的奥秘。一直以来,他坚持向科研力要战斗力,不断创新优化声纳专业训練方法手段,着力提升潜艇声纳目标识别能力,破解了一个又一个水下攻防瓶颈难题。

张友奎总说,“会当水击三千里,于无声处起雷霆”,对他来说,无声,是声纳所追求的最高境界;无声,代表着更好地隐藏自己,代表着出手即是雷霆一击。无声的道路注定艰难,究竟是什么让他义无反顾投身潜艇事业,是什么让他不畏艰难奋勇攀登?近日,笔者带着这些疑问走进张友奎的内心世界,了解“听涛者”背后的强军故事,感知他炽热情怀中的深海雷霆。

抉择:只为最初的梦想

海边港口有一个特点——雾大。

黄海之滨的某潜艇基地也不例外,已是7月下旬,天刚蒙蒙亮,晓星还没来得及从黑夜中“隐去”,海上就升腾起团团浓雾,给大海群山罩上一层神秘面纱,白雾弥漫的海面上一艘黑黝黝的“庞然大物”若隐若现,随着潮水的涌动,呼吸般上下起伏。

“这里就是中国核潜艇部队启航的地方吗?”1985年秋天,一位身着格子衬衫的青年第一次出现在这座军港,“你们好,我叫张友奎。”他向旁边一同从军校毕业分配到该基地的“新面孔”介绍着自己,声音低沉,略带鼻音,不知是紧张还是激动。

这次初见,让他记住了这个雾气充盈的清晨,记住了这片湛蓝深邃的大海,也记住了这条威武雄壮的钢铁巨鲸。

初入基地的张友奎经常望着潜艇出神,凝视它黝黑的外表、分明的轮廓,听滚滚波涛“诉说”着它的不凡。就这样,他与潜艇“朝夕相处”了十年。

人生道路漫长,不同的选择往往代表着不一样的人生。

上世纪90年代,中国核领域人才紧缺,核领域声纳人才更是少之又少。专业技术过硬、平时表现突出的张友奎脱颖而出,1995年,他被选调至上级机关工作,仅仅一年时间,便在海军声纳专业比武中崭露头角:他培养的声纳兵获得了11个奖牌。而那次比武,奖牌共有12块。因此,他受到各级首长的高度认可和表扬,成为海军声纳专业领域“新星”。

带着光环,张友奎继续耕海,一干又是10年。正当他的职级要更进一步时,他却作出了让人意想不到的重要选择。

2005年元旦前一天,时隔10个春秋,他又回到基地,作为声纳业务骨干参加某次潜艇战备行动复盘。“那次基地之行,改变了我的发展轨迹。”在回忆起这次战备行动复盘时,张友奎总有这样的感叹。

“战斗警报!战斗警报!左舷x度,距离x链,发现可疑目标。”“右舷x度,距离x链,再次发现可疑目标。”复盘中,潜艇与外军反潜兵力惊心动魄的斗争场面,触动着张友奎内心深处那条敏感的神经。

声纳对于潜艇来说,就像一个人的眼睛,只有更快、更准地发现对手,才能具备更强大的战斗力。而隐蔽性的好坏更是直接决定潜艇安全性。明明操纵人员操作正确、指挥人员指挥得当,为什么还是会被对手“紧紧咬住”?这是他参加本次复盘前就一直深深困扰的问题,基地的一份总结报告箭指靶心,给了他很大触动。

复盘结束后,会议室里逐渐归于平静,但张友奎心中却仍然波涛汹涌。他眉头紧锁着,手中的笔被紧紧握住,桌子上的笔记本已经写满了好几页,他望着眼前的总结报告,长时间静心思考,随后在本子最下方写了四个字:“装备”“人才”。

“仗打不赢,装备和人才是硬伤啊!”张友奎突然意识到,平时自己的研究方向与一线部队存在差距,研究的内容也存在滞后性,因为缺少第一手素材,因为与官兵实际遇到的问题有些脱轨,严重影响了潜艇战斗力提升的速度与效率,这也正是他一直想要突破的“瓶颈”。

复盘后一整天,张友奎的眉头就没有舒展过,他一个人走在环海路旁,感受着凛冽海风,望着浪花飞卷,他的脸颊被冻得通红,双眸紧紧地凝望着水天交界处。

“这样下去不行,我得回基地!基地才是真正能够实现我专业理想的地方。”这个想法突然从他的脑子里蹦出来。他搓了搓冰凉的双手,急匆匆往回走,此时的脚步没有了来时的沉重。

回到宿舍,他就拨通了家里的电话。

“你说什么?现在在机关工作不好吗?你怎么想的?回去干吗?”他和家人说出了自己想回基地工作的想法,得到的是家人一连串的疑问和不解。

不只是家人们不理解,身边的战友知道了他这个想法,也纷纷劝他,“潜艇基地雷声处刚刚组建,底子又薄,你在上级机关提前晋升的机会很多,涉及待遇问题,要考虑好啊。”“现在前途很顺很好,为什么要回去呢?”“你才刚刚40岁,已经成为了机关业务骨干,回去意味着可能要重新开始,你真的想好了吗?”……

周围的人都打心底里羡慕张友奎,年轻有为,上下认可,顺风顺水干下去是别人眼中最正确的路。但只有张友奎明白他究竟想要什么,未来的人生轨迹是什么样。

“因为现在基地需要我啊!选择比努力更重要,基地做事创业的激情对我的感染,只有我自己感受得最真切;事业对我的召唤,只有我自己听得最清楚。这一次,我要听自己的!”面对当时的专业技术“瓶颈”,他决定听从本心的召唤,向首长勇敢地表达回基地工作的想法。

时隔10年,他再一次回到了曾经的战位,继续进行他所热爱的声纳专业研究。

“声纳是潜艇的耳目。通过耳朵听音来发现和识别目标,是声纳官兵的看家本领。”回到基地后,他牵头展开第一项工作——声纳听音训练。

但那时雷声处刚刚成立,设备器材、人才队伍、制度规范都十分匮乏,如何立足现有条件,尽快提高官兵的声雷专业技能,成了张友奎心心念念的问题。

一次经历,为他打开了这扇大门。张友奎有个习惯,凡是和声音有关的,他都会留意几分。一次,朋友到张友奎家中做客,还没进门,就听到房间里传出优美的交响曲旋律,而后看到电视机里播放的交响乐演出现场,指着正快速挥舞双手指挥交响乐队的指挥家,发出疑问:“也不知道指挥家怎么分得清那么多不同的声音?”

就是这样一个偶然提问,让张友奎在声纳听音训练上有了新的想法。殊途同归,带着这个疑问,他开始了对交响乐声音识别的研究。

而后,在一次科研会议上,张友奎结识了一位在国际享有盛名的优秀交响乐指挥家。虽然他们一个是声纳领域专家,一个是交响乐指挥家,但随着交流的不断深入,两人都产生了一种惺惺相惜的感觉。张友奎对音乐知识的掌握和独到看法让指挥家惊叹,而指挥家对声音识别的研究和对声乐队的训练方式方法,也给了张友奎很大启发。

后来,张友奎针对当时基地声纳专业存在的弱项和不足,建立了“明确指标、严格考核”的“经常练”制度,成功研发“声纳听音训练系统”,并从“专业技能基础训练”“海上演习演练成果交流”“行业专家答疑解惑”三个部分,有效提高年轻同志声纳业务能力。这套成熟的训练系统,成为之后海军选拔声纳兵和训练声纳兵的专用系统,至今仍在应用。

“敢为人先、走在前列是我们团队倡导的品质,现在想一想,初创的日子既艰难,更难忘……”张友奎带领基地声纳团队建设了海军第一个听力监测室,用生理和心理声学理论指导训练。为了让听力监测结果更加准确,监测形式更加科学,听力监测室成立的前一个月,张友奎查找了大量理论文献,致力于将理论付诸实践。他还带领团队建设了海军第一个多媒体听音训练室,开创听、看、记相结合的听音训练模式,大幅提升官兵训练质量与效率。

通过严格科学训练,该基地声纳听音训练水平有了显著提升。2007年,该基地在上级声纳专业比武中包揽团体第一名和个人前3名,从此,这个团队开启了声纳听音训练的“高光时刻”。

攻坚:“战斗”是他心中的光

正当他们听音训练成绩傲视群雄,各级好评如潮涌来的时候,随后发生的一件事就像一盆冷水,浇到了声纳团队的心上,对于张友奎个人而言,也是一次难以抹去的重创。

在一次夺得海军比武团队第一名不久后,张友奎跟随艇员队参加海上实兵对抗演练。海天之间,云飞浪卷,万顷碧波下一艘潜艇寻机待发,随时准备以雷霆之势重创“敌”舰。

“声纳兵,迅速识别目标信息。”指挥员命令已经下达一段时间,却迟迟没有得到回应。在潜艇即将发起攻击、急需判明目标的关键时刻,声纳第一号手却“卡了壳”。

海洋环境情况复杂,不确定性因素繁多,耳机里嘈杂的声音让这位声纳兵无法对目标信息进行准确的判断。一分钟、两分钟……舱室温度只有20℃,但是汗水却从他的额头冒了出来。

知耻而后勇。返航后的那几天,张友奎几乎是茶饭不思,一个疑问在他的脑海里始终挥之不去:这名声纳兵的听音训练水平已经很好了,为什么还会在海上识别目标的关键时刻“掉链子”呢?

“实战是检验训练水平的唯一标准。”张友奎和团队的战友们对声纳官兵能力素质进行全方位研究,从训练要素和训练过程等方面查找听音训练的实战化差距,梳理出一系列实战化训练短板,摸索出听音训练向海上实战能力转化的机理。

“仗怎么打,兵就怎么练。传统听音训练必须向实战化训练转型,这是我们的新目标。”张友奎作为该基地声纳团队的领头人,掷地有声,向声纳官兵提出团队的训练方向。

他们研究提出“全要素、全过程”目标识别实战化训练理念,集智研制出“声纳目标识别训练系统”,通过仿真模拟手段把海上实战化训练条件搬到训练室,实现岸港训练提高与海上实战化运用的“无缝对接”。

但这个训练系统研制与完善却并不容易。如何将海上不确定要素“原封不动”地搬到训练室?摆在他面前的最大问题就是声纳领域可供参考的中文资料少之又少,能够查到的大都是外文资料,这对于非语言专业出身的张友奎来说,仿佛是一道不可逾越的鸿沟。“不懂就问,不会就学。”他给自己定下一个目标:自学外语,自主翻译。早起、午休、睡前,凡是能利用的空余时间,他都会坐在办公桌前,一边放着英汉词典,一边放着国外的文献资料,不断推敲文章意思,翻译整理成中文资料,每日如此。

这样一干10年。10年间,他翻译了大量国外声纳领域著作,形成潜艇声纳专业系列教研书籍,解决了领域知识空缺断层问题。“只要思想不滑坡,方法总比困难多。”张友奎总把这句话挂在嘴边,坚持和刻苦成了他解决难题的法宝。

可是只有文献资料还远远不够,只有理论没有实践,注定行不通。缺乏海上实战要素,那就跟随艇员队出海总结,自己梳理不够,就组织声纳官兵一起讨论。对于收集的海上实战化信息资料,他都如获珍宝,对于想到的新思路、新点子,他都会记在本子里,用在训练上。随着出海次数增多,本子厚度也一点点增加,当有人翻看笔记本时,他都会笑着说:“这里面可都是宝藏啊!”

年过五十的张友奎在官兵眼中是个不折不扣的“工作狂”。上午随艇出海回来,他不停歇,下午就投入到模拟训练系统筹备上。

除了做系统,他们团队还建立了实战案例交流制度,提倡声纳员“人人写总结、个个上讲台”,把海上实战心得带回训练室,实现“一人训练、大家受益”。训练中,针对某些舰船噪声特点不明显,音色杂乱等特点,让老同志以拟声为主,以生活经验为辅,利用多种形式对难音杂音进行讲解。“窥一斑而知全豹”,把特例推及整体,单一目标体现多个特点,通过这样回环式的学习制度,声纳兵识别训练效率明显提升,判型更准更快了,训练效果更明显了。

黄海某海域,海面,波高浪急;水下,一场实射战雷比武正在紧张、无声地进行着。狡猾的“敌”舰采取曲折机动、水声欺骗等战术,在潜艇声纳嘈杂的背景中时隐时现。又到了鱼雷攻击的关键时刻,指挥室里的空气都快凝固了。

这一次,声纳第一号手李永伟,气定神闲、从容不迫,作为该基地声纳实战化训练排头兵,他不但及时发现和精准识别目标,还准确判断出“敌”舰的欺骗和伪装伎俩。随着指挥员的“发射”口令,鱼雷呼啸而出,准确命中目标,基地勇夺这次比武第一名,漂亮地打了个“翻身仗”。

此时,张友奎长舒了一口气,感觉一切的努力都值得。

前行:创新中追逐深海梦想

蒋金良的耳蜗又开始疼了。作为声纳兵,他已经在这台声纳模拟训练器上训练了好几个小时。

耳机里传来的声音,混杂着海浪、海洋生物和各型舰艇发出的噪音。他需要在这几十种杂音中辨别出目标舰艇发动机和螺旋桨的声音,并据此判断出目标舰艇的国籍、型号,甚至舷号。

面对数千条声纳数据,蒋金良几乎是在挑战不可能。长时间听音训练,耳廓上逐渐磨出茧子,腰也落下了毛病,但收获喜人。2017年底,海军组织声纳兵大比武,蒋金良战胜众多声納高手,夺得海军潜艇组第一名。

即便如此,他也不敢放松日常训练:“虽然比武中的声纳信息全都被我识别,但比武系统只有几百条数据。如果声纳数据量扩大到千条、万条,我就没有百分之百的把握了。”

张友奎是开发这套声纳模拟训练系统的领头人,也是蒋金良这些声纳兵的“师父”。按说“徒弟”载誉而归,张友奎应该高兴。但他盯着训练中的蒋金良,不禁眉头紧锁。张友奎向笔者讲述:

“虽然蒋金良他们已经把声纳专业‘听音辨船这项技能,练到了人力所能及的限度,但是这也让我有了危机感和急迫感,如果不求突破创新,那必将被时代淘汰。我们必须要有新思维,勇于尝试用更强大的数据处理系统来进行声纳识别。”

声纳目标识别是潜艇水下认识目标的重要手段,是感知水下战场态势的主要渠道,但由于水下战场态势过于复杂,且人工识别主要基于声纳兵日常演训任务积累的经验,所以在目标判别上往往因人而异。随着大数据、人工智能在军事上的运用,数据正在成为新的战争制高点。“时不我待,只争朝夕,我们要做就做最前沿的!”张友奎认准的事,决不回头。

要想构建庞大的数据库,实现目标识别的智能化,就必须攻坚大数据、人工智能这些难题。成事在天,谋事在人,但最初的“神听战队”大都是水声专业出身,对大数据、人工智能方面知识掌握不足,专业人才成了摆在他们面前的一个难题。上级首长得知张友奎团队遇到的现实困难,第一时间作出反应,遴选主攻计算机建模、大数据分析的高李政博士加入他们团队。

有了高博士加入,张友奎迅速带领他的“神听战队”展开新动作,他们紧盯水下攻防技术发展前沿,查阅翻译外文资料,把自己的短板补齐,研制新型数据采集应用系统。在此基础上,他们打破现有人工识别为主、机器谱图识别为辅的半人工识别模式,不断丰富海上声源数据,搭建高性能人工智能硬件平台。部署开源AI学习框架,结合大数据及机器学习,深度学习算法,进行模型开发。利用成熟的人工智能应用产品,充分借鉴声纳兵的识别经验,进一步将声纳目标数据智能化。经过数十人的不懈努力,“智能声纳兵”应运而生。

“张业务长,同一段音频录入系统,可是识别的结果却不一样。”在一次“智能声纳兵”测试中,声纳教练员齐振发现了一个“致命”问题,如果一个识别系统无法保证较好的准确度,那么这个系统就是有缺陷的。发现问题是解决问题的第一步,张友奎立即对“智能声纳兵”进行检查调试,检查结果显示一切正常,但是问题仍然存在。他判断是算法集出现了问题,为了验证他的判断,他对数据库中上千批数据进行全面测试,在得到的结果中,果然发现一部分数据是有误的,这个现象证明了这并非偶然因素影响。

经过不断测试,他发现噪声数据进入系统的方式不一样,得到的识别结果会有差异,这大大验证了他的判断。近一个月里,张友奎开始对识别算法进行优化,每天加班到深夜,泡面、浓茶成了加班的“标配”。最终有效地解决了这一问题,并在原来基础上优化识别用时,比之前快了一倍多。在科技创新这条路上,“智能声纳兵”像一个孩子,在张友奎“照顾”下逐渐成长、成熟。

“听说张业务长弄出了一个系统,叫什么……智能声纳兵?”“海洋环境那么复杂,一个系统有什么用,还能比咱们学了好几年专业还强?”……

“智能声纳兵”刚刚走进官兵,就产生了很多质疑声,但是面对这些声音,张友奎却没有过多解释。

声纳兵与“智能声纳兵”究竟孰强孰弱?在一次“人机大战”的比赛中,“新生儿”让“老同志”服了气。比赛现场,一方是曾获2017年海军声纳大比武冠军的蒋金良等经验丰富的8名“金牌声纳兵”,另一方是具有庞大数据信息库、被誉为“智能声纳兵”的机器人。

紧张的比赛开始了,在一阵“沙沙”的噪声过后,蒋金良抢先作答,领先“智能声纳兵”2秒报出正确答案,8名“金牌声纳兵”相互对视了一眼,露出一副稳操胜券的神情,不时还偷偷瞟一眼站在旁边的张友奎,好像在向着“师傅”炫耀“还是我们厉害吧”。很快第二道题开始了,耳机中混杂着潮汐涌浪、海洋生物和各型船艇发出来的噪音,辨别难度陡增。当8名声纳兵还在冥思苦想时,“智能声纳兵”已经率先给出答案,蒋金良等人面面相觑,压力扑面而来。决定胜负的第三局开始了,这次耳机里的声音比前两道还要难辨认,可是“智能声纳兵”还是快速准确作答。最终“智能声纳兵”以2比1取得胜利。

自“智能声纳兵”研制成功以来,“人机大战”上演了数次,经验丰富的声纳兵鲜有胜绩。从未有过的挫败感,在他们的头脑中变成使命感:智能化时代,就是要将芯片与大脑对接,利用人工智能技术推动战斗力跃升!

“这是方向,更是责任。”完善“智能声纳兵”成了张友奎声纳团队奋斗的头等大事。“智能声纳兵”辨别分析每批目标的时间不超出20秒,而且准确率极高。张友奎自信地说,“声纳兵+智能声纳兵”将会让潜艇水下攻防更加耳聪目明。

升华:在远海大洋展露锋芒

水声数据采集应用系统和“智能声纳兵”的出现解决了科研领域的难点问题,但新技术在实战中如何应用?表现效果怎么样?张友奎又迈向新的水下长征。

“听说了吗?这次考核又变难了。”正在备考声纳听音合格考核的声纳兵葛桐明得知这一消息,脸上瞬间复杂起来。张友奎业务长一直秉持着考核从严从难的原则,以“高标准、严要求”测试每一名声纳兵。声纳听音考试变难了,可谓是水声数据采集应用系统“惹的错”。

自从该系统应用以来,水声数据库不断壮大,官兵的“复习资料”也不断增加,从前可能掌握几百条,就能轻松通过考试,但是现在掌握上千条,也有不及格的风险。考试难度提升倒逼了官兵听音识别能力,达到以考促训、为战而练的目的。这套系统除了用作潜艇声纳专业合格考试,张友奎还制定了一套迭代回环体系,将采集系统推广到兄弟单位,一方面为兄弟单位提供技术帮助,一方面通过使用者的反馈结果,对系统进行修改优化,达到更新改进的作用。

水声数据采集系统表现突出,“智能声纳兵”更是在实战化考验中异彩连连。一次,某艇员队执行攻防演训任务,声纳操纵长丁瑞斌正在专注地辨别耳机中的噪声,突然,耳机里传出一个微弱的声音引起他的注意。“沙……沙”,这批信号强度很弱,听音特征不明显,很难辨别,但是谱图特征显示这不是普通的商渔船信号。“事出反常必有妖”,小心谨慎是每名潜艇兵必须具备的品质。他迅速切换声纳,仔细辨别其音感特征,查看谱图特征,脑海里不断查找着训练中积累的信号模板。

“可是,这到底是哪一个目标?”丁瑞斌经历了数次大项任务历练,具有十分丰富的海上经验,被誉为“专业小能手”,但这次他也挠了头。

随即,他将耳机中的噪声信号接入“智能声纳兵”系统,利用大数据技术在存储的海量数据库中进行比对。他一边焦急等待智能声纳兵的识别结果,一边仔细搜索脑海中的信号模板,结合多年训练经验和“敌情”通报,一个大胆的想法出现在他的脑海,这极有可能是演训任务中号称“海洋黑洞”的潜艇目标!

“真的是潜艇目标吗?”

丁瑞斌也不敢确认,此时,“智能声纳兵”系统的识别结果也已经给出,它的判定结果直指该类目标。“智能声纳兵”的识别结果增强了丁瑞斌的信心,综合多方面因素,最终他给出结论——“疑似‘敌方潜艇”。的确是潜艇目标,这次成功识别离不开声纳兵高超的专业技术水平,也离不开“智能声纳兵”辅助决策,而这只是一次“小试牛刀”。

还有一次实兵对抗演练,水下,大洋“黑鲨”连续突破;海面,驱护舰交叉搜索,某舰艇编队与某型潜艇分别组成红蓝双方,展开激烈对抗。红方舰艇编队全域“猎鲨”,蓝方潜艇寻机突围,最终,红方反潜失败,蓝方获胜。这次实兵对抗让身为红方的舰艇编队心里有苦却说不出。

“世界上最遥远的距离,莫过于我就在你面前,你却不知道我在哪里?”在演练中,蓝方潜艇始终在舰艇编队附近水下进行机动,却丝毫没有被发现。而蓝方的制胜之道,就是“智能声纳兵”和声纳兵的完美配合。

“形象地说,它能捕捉水下的天时地利,”张友奎介绍,“这套系统,可以实时、直观地对某些水下环境的变化进行预报,指挥员可以根据相关信息选择主动探测还是进行规避”。技术创新,在一定程度上改变了声纳兵战斗方式,也为指挥员提供了更强大的数据支持,帮助他们跳出基础判定环节,将重心放在战略判断和战术选择上,从而提升战斗力。

张友奎声纳团队对“智能声纳兵”的期望不仅如此,该系统作为声纳技术的前端科技,除了在该基地潜艇上常态使用,在其他部队的训练中也起到很大作用。

一次次演训任务,一次次实践应用,“智能声纳兵”经受住了考验。“用科技提升战斗力是一个长期过程,在这条道路上必定充满荆棘坎坷,但是我们无怨无悔,唯有勇往直前。”张友奎的心声也是声纳团队的共识。

2018年6月11日,习近平主席亲临基地声纳训练室,现场出题考核并为声纳兵过硬的专业技能点赞。“现场感受主席的关怀,面对面接受主席的肯定,我们声纳官兵备受鼓舞,更加坚定了献身潜艇事业、矢志强军征程的理想信念。”张友奎重温这些温暖光荣的画面,依旧激动。

创新永無止境,奋斗永无止境。近年来,基地声纳官兵始终铭记习近平主席嘱托,大力弘扬核潜艇精神,紧盯对手练硬打赢本领,努力拼搏,勇立时代潮头,涌现出一批又一批优秀专业人才。面对各种赞叹,张友奎从容淡定,只是一门心思钻打仗、搞科研,依旧在“无声处”奋力奔跑,勇敢追寻着“听涛者”的强军梦。

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