AI ช่วยให้นักดาราศาสตร์ค้นหาชีวิตเอเลี่ยนที่ชาญฉลาด และพวกเขาพบ 8 สัญญาณใหม่แปลก ๆ

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

ประมาณ 540 ล้านปีก่อน จู่ๆ สิ่งมีชีวิตรูปแบบต่างๆ ก็เริ่มปรากฏขึ้นจากพื้นมหาสมุทรที่เป็นโคลนของโลก ช่วงเวลานี้เรียกว่าการระเบิดแคมเบรียน และสัตว์น้ำเหล่านี้คือบรรพบุรุษของเราในสมัยโบราณ

สิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนทั้งหมดบนโลกวิวัฒนาการมาจากสิ่งมีชีวิตใต้น้ำเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสิ่งที่ต้องทำคือเพิ่มระดับออกซิเจนในมหาสมุทรให้สูงกว่าเกณฑ์ที่กำหนดเพียงเล็กน้อย

ตอนนี้เราอาจอยู่ท่ามกลางการระเบิดแคมเบรียนสำหรับ ปัญญาประดิษฐ์ (AI). ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โปรแกรม AI ที่มีความสามารถอย่างเหลือเชื่อเช่น กลางการเดินทาง, DALL-E2และ ChatGPT ได้แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในการเรียนรู้ของเครื่อง

ปัจจุบัน AI ถูกนำมาใช้ในแทบทุกด้านของวิทยาศาสตร์เพื่อช่วยนักวิจัยในการจำแนกประเภทงานที่ทำเป็นประจำ นอกจากนี้ยังช่วยทีมนักดาราศาสตร์วิทยุของเราขยายขอบเขตการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก และผลลัพธ์ที่ได้ก็มีแนวโน้มที่ดี

ค้นหาสัญญาณมนุษย์ต่างดาวด้วย AI

ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นหาหลักฐานของชีวิตที่ชาญฉลาดนอกโลก เราก็มี สร้างระบบ AI ซึ่งเอาชนะอัลกอริทึมแบบคลาสสิกในงานตรวจจับสัญญาณ AI ของเราได้รับการฝึกฝนให้ค้นหาข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุเพื่อหาสัญญาณที่ไม่สามารถสร้างขึ้นได้จากกระบวนการทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ตามธรรมชาติ

เมื่อเราป้อนชุดข้อมูลที่ศึกษาก่อนหน้านี้ให้ AI ของเรา มันค้นพบสัญญาณที่น่าสนใจแปดประการที่อัลกอริทึมแบบคลาสสิกพลาดไป เพื่อความชัดเจน สัญญาณเหล่านี้อาจไม่ได้มาจากหน่วยสืบราชการลับนอกโลก และมีแนวโน้มว่าจะเกิดสัญญาณรบกวนทางวิทยุซึ่งเกิดขึ้นได้ยาก

อย่างไรก็ตาม การค้นพบของเรา—เผยแพร่วันนี้ in ธรรมชาติดาราศาสตร์—เน้นว่าเทคนิคของ AI จะมีบทบาทอย่างต่อเนื่องในการค้นหาข่าวกรองนอกโลกได้อย่างไร

ไม่ฉลาดนัก

อัลกอริทึม AI ไม่ได้ “เข้าใจ” หรือ “คิด” พวกเขาเก่งในการจดจำรูปแบบและได้พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างมากสำหรับงานต่างๆ เช่น การจัดประเภท—แต่พวกเขาไม่มีความสามารถในการแก้ปัญหา พวกเขาทำงานเฉพาะที่พวกเขาได้รับการฝึกฝนให้ทำเท่านั้น

ดังนั้น แม้ว่าแนวคิดของ AI ในการตรวจจับข่าวกรองจากต่างดาวจะดูเหมือนโครงเรื่องของนิยายวิทยาศาสตร์ที่น่าตื่นเต้น แต่ทั้งสองคำก็มีข้อบกพร่อง นั่นคือ โปรแกรม AI นั้นไม่ฉลาด และการค้นหาข่าวกรองจากต่างดาวก็ไม่พบหลักฐานของข่าวกรองโดยตรง

นักดาราศาสตร์วิทยุมองหา "ลายเซ็นเทคโนโลยี" ทางวิทยุแทน สัญญาณที่ตั้งสมมติฐานเหล่านี้จะบ่งบอกถึงการมีอยู่ของเทคโนโลยีและการมีอยู่ของสังคมที่มีความสามารถในการควบคุมเทคโนโลยีเพื่อการสื่อสาร

สำหรับการวิจัยของเรา เราได้สร้างอัลกอริทึมที่ใช้วิธีการของ AI เพื่อจัดประเภทสัญญาณว่าเป็นสัญญาณรบกวนทางวิทยุหรือเป็นสัญญาณที่บ่งบอกถึงเอกลักษณ์ทางเทคโนโลยีอย่างแท้จริง และอัลกอริทึมของเราก็ทำงานได้ดีกว่าที่เราคาดไว้

อัลกอริทึม AI ของเราทำอะไรได้บ้าง

การค้นหาลายเซ็นเทคโนโลยีเปรียบเสมือนการงมเข็มในมหาสมุทร กล้องโทรทรรศน์วิทยุผลิตข้อมูลปริมาณมหาศาล และในนั้นมีการรบกวนจำนวนมากจากแหล่งต่างๆ เช่น โทรศัพท์ WiFi และดาวเทียม

อัลกอริทึมการค้นหาต้องสามารถแยกแยะลายเซ็นเทคโนโลยีที่แท้จริงออกจาก "ผลบวกลวง" และทำได้อย่างรวดเร็ว ตัวแยกประเภท AI ของเราตอบสนองความต้องการเหล่านี้

คิดค้นโดย Peter Ma นักศึกษามหาวิทยาลัยโตรอนโตและผู้เขียนนำในบทความของเรา ในการสร้างชุดข้อมูลการฝึกอบรม Peter ได้แทรกสัญญาณจำลองลงในข้อมูลจริง แล้วใช้ชุดข้อมูลนี้เพื่อฝึกอัลกอริทึม AI ที่เรียกว่าตัวเข้ารหัสอัตโนมัติ เมื่อโปรแกรมเข้ารหัสอัตโนมัติประมวลผลข้อมูล ระบบจะ "เรียนรู้" เพื่อระบุคุณลักษณะเด่นในข้อมูล

ในขั้นตอนที่สอง คุณลักษณะเหล่านี้ถูกป้อนไปยังอัลกอริทึมที่เรียกว่าตัวแยกประเภทฟอเรสต์แบบสุ่ม ลักษณนามนี้สร้างแผนผังการตัดสินใจเพื่อตัดสินใจว่าสัญญาณนั้นมีความสำคัญหรือไม่ หรือเป็นเพียงการรบกวนทางวิทยุ โดยพื้นฐานแล้วจะเป็นการแยก "เข็ม" ของลายเซ็นเทคโนโลยีออกจากกองหญ้า

หลังจากฝึกอัลกอริทึม AI ของเราแล้ว เราได้ป้อนข้อมูลมากกว่า 150 เทราไบต์ (480 ชั่วโมงในการสังเกตการณ์) จากกล้องโทรทรรศน์ Green Bank ในเวสต์เวอร์จิเนีย มันระบุสัญญาณที่น่าสนใจ 20,515 รายการ ซึ่งเราต้องตรวจสอบด้วยตนเอง ในจำนวนนี้ แปดสัญญาณมีลักษณะเฉพาะของเทคโนโลยีและไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นการรบกวนทางวิทยุ

แปดสัญญาณ ไม่มีการตรวจจับซ้ำ

ในการลองตรวจสอบสัญญาณเหล่านี้ เรากลับไปที่กล้องโทรทรรศน์เพื่อสังเกตสัญญาณที่น่าสนใจทั้งแปดอีกครั้ง น่าเสียดายที่เราไม่สามารถตรวจหาสิ่งเหล่านี้ซ้ำได้ในการสังเกตติดตามผลของเรา

เราเคยอยู่ในสถานการณ์ที่คล้ายกันมาก่อน ในปี 2020 เราตรวจพบ สัญญาณที่กลายเป็นสัญญาณรบกวนทางวิทยุที่เป็นอันตราย แม้ว่าเราจะตรวจสอบผู้สมัครใหม่ทั้งแปดคนนี้ แต่คำอธิบายที่เป็นไปได้มากที่สุดคือพวกเขามีอาการผิดปกติของการรบกวนทางวิทยุ ไม่ใช่มนุษย์ต่างดาว

น่าเศร้าที่ปัญหาการรบกวนทางวิทยุไม่ได้หายไปไหน แต่เราจะพร้อมรับมือกับมันได้ดีขึ้นเมื่อมีเทคโนโลยีใหม่ๆ เกิดขึ้น

การค้นหาที่แคบลง

ทีมงานของเราเพิ่งปรับใช้ ตัวประมวลผลสัญญาณที่ทรงพลัง บนกล้องโทรทรรศน์ MeerKAT ในแอฟริกาใต้ MeerKAT ใช้เทคนิคที่เรียกว่าอินเตอร์เฟอโรเมทรีเพื่อรวมจาน 64 จานเข้าด้วยกันเพื่อทำหน้าที่เป็นกล้องโทรทรรศน์เดียว เทคนิคนี้ระบุได้ดีกว่าว่าสัญญาณมาจากที่ใดบนท้องฟ้า ซึ่งจะช่วยลดสัญญาณบวกปลอมจากการรบกวนทางวิทยุได้อย่างมาก

หากนักดาราศาสตร์จัดการเพื่อตรวจจับลักษณะเฉพาะทางเทคโนโลยีที่ไม่สามารถอธิบายได้ว่าเป็นสัญญาณรบกวน จะเป็นการแนะนำอย่างยิ่งว่ามนุษย์ไม่ใช่ผู้สร้างเทคโนโลยีแต่เพียงผู้เดียวภายในกาแลคซี นี่จะเป็นหนึ่งในการค้นพบที่ลึกซึ้งที่สุดเท่าที่จะจินตนาการได้

ในขณะเดียวกัน หากเราตรวจไม่พบสิ่งใดเลย ก็ไม่ได้แปลว่าเราเป็นสายพันธุ์ "ฉลาด" ที่มีความสามารถทางเทคโนโลยีเท่านั้น การตรวจจับไม่ได้อาจหมายความว่าเราไม่ได้มองหาสัญญาณประเภทที่ถูกต้อง หรือกล้องโทรทรรศน์ของเรายังไม่ไวพอที่จะตรวจจับการส่งสัญญาณจางๆ จากดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่ห่างไกล

เราอาจต้องข้ามเกณฑ์ความไวก่อนที่จะทำการค้นพบ Cambrian Explosion อีกทางหนึ่ง หากเราอยู่คนเดียวจริง ๆ เราควรคิดถึงความงามอันเป็นเอกลักษณ์และความเปราะบางของสิ่งมีชีวิตบนโลกนี้

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

เครดิตรูปภาพ: ESO/José Francisco Salgado