Dolfijnalgoritmes en glasvezelsensoren voor een veiligere Noordzee

'Weet je hoe zo'n stroomkabel eruitziet?' Roel Vanthillo raapt in een hoek van een computerlokaal een stuk dikke, zwarte kabel op. Dit is het type kabel dat de stroom van windparken op zee aan land brengt. De CEO legt zijn vinger op een dunne draad tussen de lagen isolatie: glasvezel, de business van Marlinks.

De Gentse kmo, die in 2017 ontstond als spin-off van de windparkuitbater Parkwind (toen nog in handen van Colruyt) en het ingenieursbedrijf Fluves, gebruikt de glasvezeldraad als sensor. ‘We meten de temperatuur en de trillingen van de kabel. Met een precisie van een miljardste van een meter', zegt Vanthillo.

Het is vrijdagnamiddag en het weekend is buiten al ingezet. Niets in dit kantoor doet vermoeden dat Marlinks met zijn technologie een nieuw en krachtig wapen in huis heeft tegen Russische spionage. Zelfs de NAVO ziet het potentieel.

Vanthillo wijst naar een van de computers. Als hij tegen een rol glasvezel tikt, piekt een grafiek op het scherm. 'Trillingen kunnen erop wijzen dat een kabel tegen rotsen schuurt. Als dat gebeurt, is de kabel binnen enkele weken stuk. Dat wil je absoluut vermijden.’ Door de temperatuur te analyseren berekent Marlinks ook hoe diep een kabel in de zeebodem begraven ligt. Ligt hij te veel bloot, dan kunnen sleepnetten van vissers hem beschadigen. 'Ook dat wil je voorkomen.'

Voor eigenaars van onderzeese infrastructuur biedt deze Distributed Acoustic Sensing (DAS) waardevolle informatie. De zeven windparken in de Belgische Noordzee hebben allemaal temperatuurmonitoring via glasvezel. Vier parken gebruiken daarvoor de systemen van Marlinks. Eén park heeft ook al vibratiemonitoring. Voor de rest werkt Marlinks over de hele wereld: van Duitsland en Frankrijk tot het Verenigd Koninkrijk, de Verenigde Staten en Taiwan.

Het hele businessmodel van het jonge bedrijf is gebouwd op het leveren van dit soort diensten. Maar gaandeweg is duidelijk geworden dat de technologie eigenlijk veel meer kan. ‘We pikken ook signalen van buiten die kabel op, wat op zich verrassend is omdat die kabel onder een meter zand begraven ligt’, zegt Vanthillo.

In 2018 registreerde Marlinks op een Belgische kabel een aardbeving op de Fiji-eilanden, de andere kant van de wereld. Het leverde een wetenschappelijke publicatie op. Er loopt ook een onderzoeksproject om walvissen te detecteren. Maar vooral: dat het systeem alles oppikt wat onder water gebeurt, biedt onverhoopte mogelijkheden voor defensie.

‘Als een schip passeert, laat dat op de glasvezelkabel een spoor achter. Na Nord Stream was de link met de beveiligingsdienstensnel gelegd’, zegt Vanthillo. In september 2022 zorgde een reeks onderwaterexplosies voor schade aan twee Nord Stream-gaspijpleidingen tussen Europa en Rusland. ‘Security werd plots een topprioriteit.’

Geen fabel

Weten wat in onze Noordzee gebeurt, is cruciaal voor een betere beveiliging van steeds meer kritieke infrastructuur in zee. Er lopen gaspijpleidingen, er zijn wind- en straks ook zonneparken, er liggen honderden kilometers stroomkabels en telecomkabels op de zeebodem, en er is een energie-eiland in aanbouw. Sabotage daarvan kan onze energiebevoorrading, het internet en zelfs banktransacties verstoren, verklaarde ontslagnemend minister van Noordzee Paul Van Tigchelt (Open VLD) eerder.

‘Sabotage is geen fabel. Het is pure realiteit’, is te horen bij het bedrijf achter het techplatform van het Maritiem Informatie Kruispunt (MIK) in Zeebrugge, zeg maar het zenuwcentrum voor de bewaking van de Belgische Noordzee. In het MIK werken de marine, de scheepvaartpolitie, de douane en het directoraat-generaal Scheepvaart nauw samen om spionage, maar ook drugstrafiek en smokkel tegen te gaan. ‘Als je weet dat er om de drie dagen een intrusie is (een ongeoorloofde beweging van een schip, red.), dan weet je dat er van alles gaande is', zegt de topman. Met zijn naam wil hij liever niet in de krant. 'De Russen en de Chinezen hoeven dat niet te lezen'.

Officieel wil het MIK 'bevestigen noch ontkennen' dat in de Belgische Noordzee al sprake is geweest van sabotage, maar onderzoek van De Tijd en het Nederlandse Follow The Money wijst uit dat de dreiging van alleen al Russische spionage en sabotage in de Noordzee veel groter is dan tot nu toe bekend. De voorbije jaren voerden 167 niet-militaire Russische schepen - onderzoeksschepen, maar ook koelschepen, tankers, vissersschepen en zelfs zeilboten -  bijna duizend verdachte acties uit in de buurt van leidingen en kabels in het hele Noordzeegebied. 

Dat heeft de autoriteiten gealarmeerd: er zijn betere bewakingssystemen nodig. Voor zijn monitoring gebruikt het MIK vandaag meerdere databanken. Het gaat om informatie van camera's op zee, van satellietbeelden, van radarkettingen langs de kust en van de AIS-signalen van schepen. Het Automatisch Identificatie Systeem geeft de positie, koers en snelheid van schepen weer.

Alleen, die systemen hebben hun beperkingen. Zeilschepen geven weinig reflectie op het water en worden soms met radar niet opgepikt. AIS-signalen zijn niet altijd betrouwbaar: schepen kunnen het systeem uitzetten en als spookschip door onze wateren varen. De signalen kunnen ook, al dan niet doelbewust, verstoord zijn.

En bovenal: de systemen geven totaal geen zicht op wat onder water gebeurt. Toen het 172 meter lange Russische containerschip Transit Tavayza eerder dit jaar verdacht traag voor onze kust passeerde, kon dat er volgens experts op wijzen dat via een onderwaterluik robots werden uitgezet. Bewijzen waren er evenwel niet, simpelweg omdat het niet kon worden gedetecteerd.

Akoestische vingerafdruk

Kunnen aantonen dat op een bepaalde plaats een schip passeerde, dat ergens aan een leiding is geprutst, sensoren of explosieven zijn geplaatst is voor defensie vitale informatie. In de militaire logica komt het erop aan, meer nog dan het voorkomen van schade, een smoking gun te vinden. Om aan vijandige naties het signaal te geven: ‘Je komt niet ongestraft aan een van onze kabels’. Bij Nord Stream was dat een probleem.

Nieuwe technologie, zoals die van Marlinks, moet soelaas brengen. Eerste tests met de Zenobe Gramme, het zeilschip van de marine, en de Bellis-mijnenjager waren alvast veelbelovend. 'Zelfs 20, 30 meter boven een stroomkabel konden we perfect volgen hoe ze gevaren hadden', zegt Thomas De Spiegelaere, woordvoerder van de Cel Maritieme Beveiliging van het directoraat-generaal Scheepvaart. 'Zonder AIS-signaal en in het geval van de Zenobe Gramme zonder motor.’ Bij een andere test raakte een arm van een onderwaterrobot de kabel aan. ‘We konden tot op de centimeter precies zeggen waar de arm de kabel geraakt had. Het gaat dus heel ver.’

'We kunnen inderdaad een soort akoestische vingerafdruk maken', zegt Vanthillo. 'Niet van een individueel schip. Zeggen 'dit is de Zeevonk' gaat wellicht technisch te ver. Maar we gaan wel kunnen zeggen: 'Dit is een vissersboot of dat is een zeilschip.' Dat soort patronen kunnen we herkennen. Als een pleziervaartuig de hele tijd rondjes vaart op eenzelfde plek, zullen we weten: dit is verdacht. Of als ergens explosieven worden gevonden, zullen we kunnen traceren welk soort schip in de buurt was.'

Daarbij komt het er wel op aan de juiste informatie te filteren uit een overvloed aan data. Dat begint met het identificeren van signalen. Je hebt een soort Shazam voor zeegeluiden nodig, legt de Nederlander Mark Jacobs, commercieel directeur van het Amsterdamse Optics11, uit. Optics11 is gespecialiseerd in innovatieve hardware voor akoestische monitoring en werkt sinds kort samen met de Nederlandse Defensie.

Voor zo'n Shazam komt het Vlaams Instituut voor de Zee (VLIZ) in beeld. Het vooraanstaande onderzoeksinstituut uit Oostende gebruikt al jaren een netwerk van onderwaterhydrofoons om de mariene biodiversiteit in kaart te brengen. 'Zeezoogdieren maken geluid. Op basis daarvan proberen we bijvoorbeeld te achterhalen hoe vaak bruinvissen of dolfijnen bij ons voorkomen', zegt Hans Pirlet, departementshoofd valorisatie en innovatie bij het VLIZ.

Om de dierengeluiden te herkennen moeten de wetenschappers ze natuurlijk kunnen onderscheiden van ander onderwaterlawaai. 'Dus analyseren we ook welke geluiden de scheepvaart en de windparkenbouwers maken.' Met een Vlaamse subsidie van 500.000 euro werkt het VLIZ aan een digitale bibliotheek van onderwatergeluiden, een Europese primeur. Een eerste prototype moet eind dit jaar klaar zijn. 'Die referenties kunnen we dan gebruiken om AI-modellen te trainen en te verfijnen.'

Geen silver bullet

Defensie tekende onlangs een samenwerkingsakkoord met het VLIZ om de bibliotheek te gebruiken voor bewakingsdoeleinden. 'Het is natuurlijk geen silver bullet', zegt Pirlet. 'Maar het moet wel helpen om te zeggen: dit is de signatuur van een handelsschip van die omvang, maar we zien geen AIS-signaal, is daar iets aan de hand?'

Gerichte monitoring vereist sowieso dat zo veel mogelijk informatie zo precies mogelijk wordt geanalyseerd. 'We zitten hier aan een van de drukste vaarroutes ter wereld. Je spreekt over een spaghetti van kabels op de bodem en honderden schepen die passeren. Als elke afwijkende beweging van een schip een alarm doet afgaan, is dat niet meer te overzien. Zeker als je vervolgens ook de handhaving moet doen', zegt Vanthillo.

Daarom bundelt Marlinks de krachten met dotOcean, een Brugse kmo die al jaren ervaring heeft met defensieopdrachten en net als Marlinks de familie Colruyt als belangrijke aandeelhouder heeft. ‘Geen enkele sensor detecteert alles', zegt Koen Geirnaert, de topman van dotOcean. 'Er is al redelijk wat beschikbaar, maar het is ingewikkeld om alle informatie samen te brengen en te zoeken naar de naald in de hooiberg. Zeker omdat je over enorme volumes aan data spreekt. Als een onderwatersensor een ping geeft, hoe kan je dan zien wat een camera of een radar op een windmolen heeft gezien?'

Precies dat samenbrengen van alle sensorinformatie is de expertise van dotOcean. Het bedrijf is onder meer betrokken bij MarSur, een project van de Belgische marine en de Koninklijke Militaire School om de Noordzee met onbemande vaartuigen te bewaken. Het gebruikt daarvoor verschillende radarkettingen langs de kust en op windmolens.

In opdracht van de Belgische autoriteiten werken Marlinks en dotOcean nu samen een systeem uit dat alle informatie van onder, op en boven het water moet combineren. Ze halen daarbij ook GEOxyz, een derde bedrijf uit de Colruyt-stal en een expert in bodemonderzoek en inspecties op zee, aan boord. Bij een alarmsignaal moet GEOxyz met robots of drones uitrukken om te kijken wat er aan de hand is. 'Zo hebben we de hele ketting mee', zegt Vanthillo. De technische details en het businessmodel moeten nog worden uitgewerkt, maar de Marlinks-topman is optimistisch dat het systeem mits de nodige politieke wil op korte termijn - 'binnen twee, drie jaar' - kan worden uitgerold.

Een sluitend slot

De Vlaamse bedrijven lopen met hun innovatie ook internationaal voorop. Eind vorig jaar werd dotOcean met Marlinks als partner geselecteerd voor een onderzoekstraject van het ambitieuze NAVO-netwerk Diana. Diana werd in 2023 opgezet om meer militaire innovatie te stimuleren, geflankeerd door een fonds om alles samen 1 miljard euro te investeren in bedrijven.

Ze werden samen met 43 projecten geselecteerd uit 1.300 Europese inzendingen, als enige Belgische deelnemers. ‘De voorbije maanden hebben we technische ontwikkeling en businessdevelopment gedaan. Er zijn ook contacten gelegd met mogelijke internationale partners', zegt Vanthillo.

Binnenkort krijgen ze te horen of er een ultiem vervolgtraject van nog eens zes maanden komt, waarbij de technologie echt zal worden toegepast. Daarvoor worden negen projecten uitgekozen. 'Maar sowieso leverde het traject al interessante samenwerkingen op met andere deelnemers. Eén bedrijf werkt bijvoorbeeld aan onderwaterbeeldvorming via een akoestische 3D-camera', zegt Geirnaert.

De dotOcean-topman verwacht dat de komende jaren grote stappen worden gezet. 'De dreiging is totaal veranderd. Overheden moeten wel reageren. Op de Europese zeebodem ligt voor 100 miljard euro aan pijpleidingen en kabels. Het kan niet meer dat die allemaal onbeschermd in zee liggen. Net zoals we een alarmsysteem op ons huis hebben, is het logisch dat je die kabels en leidingen bewaakt. Al zal het een enorme uitdaging zijn om voor zo’n groot gebied als de Noordzee een sluitend slot te vinden.’

Tientallen miljoenen euro's

Zo'n systeem zal er ook niet zonder slag of stoot komen. 'Er moeten een hoop dingen worden uitgeklaard', zegt Vanthillo. 'Eén kabel van 50 à 100 kilometer monitoren, levert dagelijks een paar terabyte aan data op. Je spreekt dus over gigantische hoeveelheden. Wat ga je daarmee doen? Alles downloaden? Dat is bijna niet te doen, daarvoor zou je een heel datacenter moeten bouwen. Alleen bijhouden wat je labelt als verdacht? Als dan plots een nieuw schip opduikt waarvoor je bewegingen uit het verleden wil reconstrueren, dan gaat dat niet.'

Wie bewaart de data? Wie is eigenaar van de data? En wie betaalt wat? Dat moet allemaal nog uitkristalliseren. 'Iedereen beseft dat security belangrijk is. Maar als je vraagt wie welke verantwoordelijkheid heeft en wie gaat betalen, blijft het vaak stil', stelt Vanthillo vast. Het gaat dan ook over stevige budgetten. Gaspijpleidingen hebben vandaag geen glasvezelkabels. Voor een sluitende monitoring zouden die er moeten zijn, maar daar hangt een stevig prijskaartje aan vast.

De Nederlandse overheid maakte enkele weken geleden bekend dat ze 41 miljoen euro uittrekt om de komende twee jaar in betere bewaking te voorzien, onder andere via meer sensoren op zee. 'Om de hele zee te monitoren heb je een fijnmazig glasvezelnetwerk nodig, van telkens 1 kilometer op 1 kilometer. Dat is niet onmogelijk, maar dan ben je wel tien, twintig jaar bezig’, zegt Vanthillo.

Willen we naar een echt modern systeem evolueren, dan spreken we over tientallen miljoenen euro's aan investeringen, is te horen bij experts. Werken aan een performantere bewaking stopt bovendien nooit, want de 'vijandige naties' zitten niet stil.