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機(jī)器學(xué)習(xí)可以為尋找地外智能體提供動(dòng)力

來(lái)源：中關(guān)村在線　2023-02-08 05:48:34

由于機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展，SETI（即尋找地外智能）領(lǐng)域正在加速達(dá)到新的高度。

在上周發(fā)表在《自然-天文學(xué)》上的一篇論文中，由多倫多大學(xué)的Peter Ma領(lǐng)導(dǎo)的研究小組分享了一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法，用于挖掘來(lái)自 "突破聆聽(tīng) "項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，以識(shí)別可能是潛在技術(shù)特征的信號(hào)--即表明有智能外星文明的技術(shù)復(fù)雜性跡象。

隨著人類越來(lái)越善于觀察宇宙并了解其歷史，我們是否孤獨(dú)的問(wèn)題從未像現(xiàn)在這樣尖銳。如果地球之外有生命，我們?cè)趺茨苷业剿繛槭裁次覀冞€沒(méi)有被聯(lián)系到？要怎樣才能與外星文明建立起聯(lián)系？

(資料圖片)

Ma的研究集中在電磁波譜的一個(gè)特定部分，即窄帶無(wú)線電。雖然宇宙中的各種物體都會(huì)在廣泛的頻率范圍內(nèi)發(fā)出輻射，但無(wú)線電頻率對(duì)于發(fā)送信號(hào)特別有效。而當(dāng)我們，作為人類，使用無(wú)線電波進(jìn)行通信時(shí)，我們使用的是窄帶，因?yàn)檫@更有效率。

SETI研究人員認(rèn)為，外星文明，如果它們?cè)谀抢铮矔?huì)這樣做。"Ma解釋說(shuō)："從技術(shù)角度來(lái)看，任何智能文明，如果他們也試圖通過(guò)電磁輻射（如無(wú)線電）進(jìn)行傳輸，那么在窄波段進(jìn)行傳輸是合理的。

為什么我們還沒(méi)有被聯(lián)系到？要怎樣才能與一個(gè)外星文明建立聯(lián)系呢？

SETI的研究人員對(duì)無(wú)線電波段的一個(gè)特殊部分感興趣，大約在1420MHz范圍內(nèi)。這被稱為氫線，對(duì)天文學(xué)家來(lái)說(shuō)很重要，因?yàn)樗侵行詺浒l(fā)出輻射的頻率，所以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也可能會(huì)關(guān)注這個(gè)波段，因此它被稱為 "銀河系的飲水孔"。如果一個(gè)文明試圖在宇宙中進(jìn)行交流，這是我們對(duì)他們用來(lái)進(jìn)行交流的頻率的最佳想法。

這種方法是前些年許多SETI研究的基礎(chǔ)：通過(guò)梳理數(shù)據(jù)來(lái)尋找這個(gè)頻段的信號(hào)，通常使用一種叫做turboSETI的算法。該算法通過(guò)頻率搜索時(shí)間圖，尋找直線，這表明信號(hào)的存在。這是一種搜索大量數(shù)據(jù)的有效方法，但它也有問(wèn)題--其中最重要的是過(guò)濾掉由地球干擾引起的假陽(yáng)性結(jié)果。

新方法采取了一種不同的方法。研究人員沒(méi)有搜索這些直線，而是輸入了原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，然后模擬了他們感興趣的那種信號(hào)，并訓(xùn)練他們的算法來(lái)識(shí)別這些信號(hào)。

這使得信號(hào)識(shí)別有了更靈活的方法，在窄帶中拾取忽上忽下的異?，F(xiàn)象，即使它們沒(méi)有傳統(tǒng)算法會(huì)標(biāo)記的簡(jiǎn)單線條形狀。這是一種更普遍的方法，允許出現(xiàn)可能無(wú)法被地球上的工程師預(yù)測(cè)到的信號(hào)類型。

它也使該方法更快、更有效。"Ma說(shuō)："人們最初所做的是采用經(jīng)典算法，并在管道的某個(gè)地方附加了機(jī)器學(xué)習(xí)方法。現(xiàn)在，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的發(fā)展，整個(gè)管道可以是基于機(jī)器學(xué)習(xí)的。

這很重要，因?yàn)镾ETI本質(zhì)上是一個(gè)數(shù)字游戲：挑戰(zhàn)在于從足夠多的望遠(yuǎn)鏡中獲取足夠多的數(shù)據(jù)，以增加探測(cè)的機(jī)會(huì)。梳理所有這些數(shù)據(jù)以找到宇宙干草堆中的針，需要越來(lái)越高效的方法。

更廣泛的SETI領(lǐng)域是一個(gè)不尋常的事業(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不存在的東西。強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡陣列和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)等新工具可以幫助使搜索更加準(zhǔn)確和精確。"Ma說(shuō)："歷史上從來(lái)沒(méi)有一個(gè)更好的時(shí)機(jī)讓我們做SETI。但是，即使我們的星球之外確實(shí)存在生命，我們可能永遠(yuǎn)沒(méi)有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)它。

另一方面，還有一種誘人的可能性，那就是人類明天可能會(huì)探測(cè)到一個(gè)有趣的信號(hào)，甚至外星文明的證據(jù)可能已經(jīng)存在于幾十年來(lái)從天空中收集的大量數(shù)據(jù)中。

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