機(jī)器學(xué)習(xí)可以為尋找外星智能提供動(dòng)力

由于機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展，SETI領(lǐng)域，即對(duì)外星智能的探索，正在加速達(dá)到新的高度。

在近日發(fā)表于《自然天文學(xué)（Nature Astronomy）》的一篇論文中，多倫多大學(xué)（University of Toronto）的Peter Ma領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)分享了一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法，該方法用于挖掘Breakthrough Listen中的數(shù)據(jù)，以識(shí)別可能是潛在技術(shù)特征的信號(hào)，即表明存在智能外星文明的技術(shù)復(fù)雜性的跡象。

“作為人類，我認(rèn)為這是一個(gè)非常重要的問題：還有其他人嗎？”Ma這樣告訴《The Verge》。

隨著人類越來越善于觀察宇宙并了解其歷史，我們是否孤獨(dú)的問題從未如此尖銳。如果地球之外有生命，我們?cè)趺茨苷业剿?？為什么還沒有聯(lián)系我們？與外星文明建立聯(lián)系需要什么？

Ma的研究集中在電磁頻譜的一個(gè)特殊部分，即窄帶無線電（narrow-band radio）。雖然宇宙中的各種物體發(fā)出的輻射頻率范圍很廣，但無線電頻率在發(fā)送信號(hào)方面特別有效。當(dāng)我們作為人類使用無線電波進(jìn)行通信時(shí)，我們使用窄帶，因?yàn)檫@樣更有效。

SETI的研究人員認(rèn)為，如果外星文明存在，他們也會(huì)這樣做。Ma解釋道：“從技術(shù)角度來看，任何智能文明都有道理，它們也試圖通過無線電等電磁輻射進(jìn)行傳輸，但要在窄帶進(jìn)行傳輸。”

SETI研究人員感興趣的是無線電波段的一個(gè)特定部分，大約在1420MHz范圍內(nèi)。這被稱為氫線（hydrogen line），對(duì)天文學(xué)家來說很重要，因?yàn)樗侵行詺浒l(fā)出輻射的頻率，因此它是研究各種天文目標(biāo)的關(guān)鍵。

研究人員認(rèn)為，任何對(duì)恒星感興趣的外星文明都可能會(huì)關(guān)注這一波段，使其成為所謂的“銀河水洞（galactic watering hole）”。如果一個(gè)文明試圖跨越宇宙進(jìn)行交流，這是我們獲得的最佳頻率。

這種方法是前幾年SETI研究的基礎(chǔ)：經(jīng)常使用一種稱為turboSETI的算法來梳理數(shù)據(jù)以尋找該波段的信號(hào)。該算法通過頻率搜索時(shí)間圖，并尋找指示信號(hào)存在的直線。這是一種在大量數(shù)據(jù)中搜索的有效方法，但它也存在問題——尤其是過濾掉地球干擾導(dǎo)致的假陽性結(jié)果。

新方法與以往不同。研究人員沒有搜索這些直線，而是輸入原始觀察結(jié)果，然后模擬他們感興趣的信號(hào)類型，并訓(xùn)練他們的算法來識(shí)別這些信號(hào)。這允許一種更靈活的信號(hào)識(shí)別方法，即使信號(hào)沒有傳統(tǒng)算法所標(biāo)記的簡單線條形狀，也可以在窄帶中捕捉到斷斷續(xù)續(xù)的異常。這是一種更通用的方法，可獲得許多地球工程師無法預(yù)測的信號(hào)類型。

這也使該方法更快、更有效?！叭藗冏畛跛龅氖?，他們采用了經(jīng)典算法，并在管道的某處添加了機(jī)器學(xué)習(xí)方法，”Ma說?，F(xiàn)在，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的發(fā)展，整個(gè)流水線可以基于機(jī)器學(xué)習(xí)。

這很重要，因?yàn)镾ETI本質(zhì)上是一場數(shù)字游戲：挑戰(zhàn)是從足夠多的望遠(yuǎn)鏡中獲取足夠的數(shù)據(jù)，以增加探測的機(jī)會(huì)。梳理所有這些數(shù)據(jù)，在宇宙大海撈針，需要越來越高效的方法。

SETI這一更廣泛的領(lǐng)域是一項(xiàng)不同尋常的事業(yè)，因?yàn)檠芯咳藛T可以將他們的整個(gè)職業(yè)生涯用于尋找可能存在或可能不存在的東西。像強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡陣列和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)這樣的新工具可以幫助搜索更加準(zhǔn)確和精確。但即使生命確實(shí)存在于我們的星球之外，我們也可能永遠(yuǎn)沒有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)它。

另一方面，人類很有可能在明天探測到一個(gè)有趣的信號(hào)，甚至在幾十年來天空所收集的大量數(shù)據(jù)中已經(jīng)存在外星文明的證據(jù)。

這種滿足好奇心的前景使SETI研究人員繼續(xù)進(jìn)行長期的研究?！罢l知道呢。這一切都是未知。也許現(xiàn)在地下室的硬盤上已經(jīng)有著一個(gè)可能突破性的信號(hào)了？Ma馬說，“這一切總要有人關(guān)注著，對(duì)吧？”

審核編輯 ：李倩