綠岸射電天文望遠(yuǎn)鏡是尋找外星文明的幾個(gè)望遠(yuǎn)鏡之一。圖片來源：Jim West/Alamy

從美國西弗吉尼亞的山丘到澳大利亞鄉(xiāng)村的平原，一些全球最大的望遠(yuǎn)鏡正在聆聽來自遙遠(yuǎn)外星文明的信號。搜尋地外文明（SETI）是一項(xiàng)尋找人造電磁輻射的計(jì)劃。

一項(xiàng)1月30日發(fā)表于《自然-天文學(xué)》的研究描述了如何利用機(jī)器學(xué)習(xí)——人工智能（AI）的一個(gè)子集——幫助天文學(xué)家快速篩選此類搜索產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)。“機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)讓SETI研究進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。”美國SETI研究所的行星天文學(xué)家Franck Marchis說。

對于SETI來說，大數(shù)據(jù)是個(gè)相對較新的問題。幾十年來，由于幾乎沒有任何積累的數(shù)據(jù)，該領(lǐng)域的發(fā)展受到限制。天文學(xué)家Frank Drake于1960年開創(chuàng)了SETI的先河，但隨后進(jìn)行的SETI搜索大多局限于少數(shù)恒星。

2015年，俄羅斯億萬富翁Yuri Milner在加州伯克利資助了史上最大的SETI項(xiàng)目——“突破聆聽”。該項(xiàng)目旨在尋找100萬顆恒星上的智慧生命跡象。研究人員利用西弗吉尼亞州、澳大利亞和南非的望遠(yuǎn)鏡，尋找來自恒星且頻率穩(wěn)定變化的無線電波。

麻煩的是，這些搜索產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，其中包括來自手機(jī)、GPS和現(xiàn)代生活其他方面因干擾產(chǎn)生的誤報(bào)。

SETI研究所的天文學(xué)家Sofia Sheikh說：“對我們來說，尋找SETI信號時(shí)最大的挑戰(zhàn)不是獲得數(shù)據(jù)，而是區(qū)分人類或地球技術(shù)的信號與從銀河系其他地方找到的信號。”

手動查看數(shù)以百萬計(jì)的觀測數(shù)據(jù)結(jié)果是不切實(shí)際的。一種常見的方法是用算法鎖定與天文學(xué)家認(rèn)為可能的外星信號相匹配的信號。但這些方法可能會忽略與天文學(xué)家預(yù)期略有不同的潛在信號。

機(jī)器學(xué)習(xí)算法在大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行訓(xùn)練，可以學(xué)習(xí)識別地球干擾的特征，因此非常擅長濾除噪聲。論文主要作者、加拿大多倫多大學(xué)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家Peter Ma表示，機(jī)器學(xué)習(xí)還擅長捕捉不屬于傳統(tǒng)類別的外星信號，這些信號可能被遺漏了。

Ma和同事通過“突破聆聽”項(xiàng)目對820顆恒星的觀測結(jié)果進(jìn)行了篩選，后者是利用位于西弗吉尼亞的綠岸射電天文望遠(yuǎn)鏡觀測到的。他們建立了機(jī)器學(xué)習(xí)軟件來分析數(shù)據(jù)，其中收集的近300萬個(gè)感興趣的信號中大部分被放棄了，因?yàn)樗鼈兪莵碜缘厍虻母蓴_信號。

之后，Ma手動審查了大約2萬個(gè)信號，并縮小到8個(gè)有趣的候選信號。然而，最終卻一無所獲——團(tuán)隊(duì)第二次聆聽時(shí)，所有8個(gè)信號都消失了。盡管如此，他們建立的方法仍可用于其他數(shù)據(jù)，如南非MeerKAT望遠(yuǎn)鏡的大量觀測結(jié)果；也可以用于存檔的SETI數(shù)據(jù)，以尋找以前可能被忽視的信號。

機(jī)器學(xué)習(xí)也是這個(gè)月即將啟動的另一項(xiàng)SETI計(jì)劃的核心，人工智能還可以在SETI過程的其他階段提供幫助。目前，SETI可能會繼續(xù)使用經(jīng)典和機(jī)器學(xué)習(xí)混合的方法整理數(shù)據(jù)。

（原標(biāo)題《第一個(gè)發(fā)現(xiàn)外星文明的會是AI嗎 機(jī)器學(xué)習(xí)算法助力識別地外生命信號》）

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41550-022-01872-z