Машинне навчання може прискорити пошуки позаземного розуму

Команда дослідників під керівництвом Пітера Ма з Університету Торонто поділилися методом машинного навчання для копання даних проєкту Breakthrough Listen для виявлення сигналів, які можуть бути потенційними техно сигнатурами — тобто ознаками. технологічної складності, що свідчить про розумну інопланетну цивілізацію.

Оскільки людство стає все більш і більш вправним у спостереженні за Всесвітом і пізнанні його історії, питання про те, чи ми самотні, ніколи не було таким гострим. Якщо за межами Землі є життя, як ми можемо його знайти? Чому з нами досі не зв'язалися? А що знадобиться, щоб встановити зв’язок з інопланетною цивілізацією?

Дослідження Ма зосереджені на певній частині електромагнітного спектра, що називається вузькосмуговим радіо. Хоча всілякі об’єкти у Всесвіті випромінюють випромінювання в широкому діапазоні частот, радіочастоти особливо ефективні для надсилання сигналів. І коли ми, як люди, спілкуємося за допомогою радіохвиль, ми використовуємо вузький діапазон, тому що це ефективніше.

Дослідники SETI припускають, що інопланетні цивілізації, якби вони були там, зробили б те саме. «З технологічної точки зору для будь-якої розумної цивілізації, яка також намагається передавати через електромагнітне випромінювання, як через радіо, має сенс передавати у вузьких діапазонах», — пояснив Ма.

Дослідники SETI цікавляться певною ділянкою радіодіапазону приблизно в діапазоні 1420 МГц. Відома як лінія водню, вона важлива для астрономів, оскільки це частота, на якій нейтральний водень випромінює випромінювання, тому це ключ до вивчення всілякі астрономічні цілі.

Дослідники вважають, що будь-яка інопланетна цивілізація, яка цікавиться зірками, ймовірно, також буде дивитися на цю смугу, що робить її так званою «галактичною дірою». Якби цивілізація намагалася спілкуватися через космос, це найкраща ідея, яку ми маємо щодо частоти, яку вони використовували б для цього.

Цей підхід був основою для багатьох досліджень SETI у попередні роки: прочісування даних для пошуку сигналів у цьому діапазоні часто з використанням алгоритму під назвою turboSETI. Цей алгоритм шукає графіки часу за частотою та шукає прямі лінії, які вказують на наявність сигналу. Це ефективний спосіб пошуку в купах даних, але він також має проблеми — не в останню чергу фільтрує помилкові позитивні результати, викликані перешкодами з Землі.

Новий метод має інший підхід. Замість того, щоб шукати ці прямі лінії, дослідники використали оригінальні спостереження, а потім змоделювали сигнали, які їх цікавлять, і навчили свій алгоритм розпізнавати ці сигнали.

Це забезпечує більш гнучкий підхід до розпізнавання сигналу, виявляючи аномалії у вузькій смузі, які вмикаються та вимикаються, навіть якщо вони не мають простої форми лінії, яку позначав би традиційний алгоритм. Це більш узагальнений підхід, який допускає можливість типів сигналів, які можуть не передбачити земні інженери.

Це також робить підхід швидшим і ефективнішим. «Те, що люди спочатку зробили, так це те, що вони взяли класичні алгоритми та додали підхід машинного навчання десь у процесі розробки», — сказав Ма. Тепер, завдяки розвитку машинного навчання, весь конвеєр може базуватися на машинному навчанні.

Це важливо, оскільки SETI — це, по суті, гра чисел: завдання полягає в тому, щоб отримати достатньо даних із достатньої кількості телескопів, щоб підвищити шанси на виявлення. Прочісування всіх цих даних, щоб знайти голку в космічному стозі сіна, вимагає все більш ефективних методів.

Більш широке поле SETI є незвичайним підприємством, оскільки дослідники можуть присвятити всю свою кар’єру пошуку чогось, що може бути, а може і ні. Нові інструменти, такі як потужні телескопи та методи машинного навчання, можуть допомогти зробити пошук більш точним і точним. «Ніколи в історії не було кращого часу для нас, щоб робити SETI», — сказав Ма. Але навіть якщо життя існує за межами нашої планети, ми можемо ніколи не мати шансу його виявити.

З іншого боку, існує приголомшлива ймовірність того, що завтра людство зможе виявити гостроцікавий сигнал або навіть те, що докази інопланетної цивілізації вже можуть існувати в купах даних, які були зібрані десятиліттями спостереження за небом.

Ця перспектива задовольнити свою цікавість змушує дослідників SETI зайнятися їх довгим полюванням. "Хто знає. Зараз на якомусь жорсткому диску в підвалі може бути революційний сигнал», — сказала Ма. «Хтось має подивитися, правда?»