研究人員利用人工智能尋找宇宙中的智慧生命

人工智能正在侵入許多領(lǐng)域，最近正被用于天文學(xué)和尋找宇宙中的智慧生命，即SETI計(jì)劃（搜索地外文明計(jì)劃，Search for Extra-Terrestrial Intelligence）。Breakthrough Listen是由加州大學(xué)伯克利分校領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)SETI項(xiàng)目，其研究人員現(xiàn)在已經(jīng)使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)從距離地球約30億光年的神秘光源中發(fā)現(xiàn)了72次新的快速無線電爆發(fā)現(xiàn)象。

快速無線電爆發(fā)是指無線電發(fā)射的明亮脈沖，持續(xù)時(shí)間僅為幾毫秒，被認(rèn)為來自遙遠(yuǎn)的星系。然而，這些射線的來源仍不清楚?，F(xiàn)有理論一般解釋為來自受到附近超大質(zhì)量黑洞氣流爆破的高度磁化的中子星，也有人認(rèn)為其爆破特性與某個(gè)先進(jìn)文明建立的技術(shù)特征一致。

Andrew Siemion是伯克利SETI研究中心和旨在尋找宇宙智慧生命跡象的Breakthrough Listen計(jì)劃的首席研究員。他表示：“這項(xiàng)工作是令人興奮的，不僅因?yàn)樗兄谖覀兏敿?xì)地了解快速無線電爆發(fā)的動(dòng)態(tài)行為，而且還因?yàn)樗@示出機(jī)器學(xué)習(xí)具有檢測經(jīng)典算法錯(cuò)過的信號的前景?！?/p>

Breakthrough Listen同時(shí)也在使用成熟的機(jī)器學(xué)習(xí)算法來尋找可能的來自地外文明的新型信號。大多數(shù)的快速無線電爆發(fā)是一次性的，因此FRB 121102爆發(fā)源的反復(fù)爆發(fā)是獨(dú)一無二的。這種行為引起了許多天文學(xué)家的注意，希望能夠確定快速無線電爆發(fā)的誘因和極端物理原理。

AI算法從望遠(yuǎn)鏡在5小時(shí)內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)中挖掘出了這些無線電信號的。在早期針對400TB數(shù)據(jù)的一次分析中，科學(xué)家們采用標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)算法找到了在此期間的21次爆發(fā)。伯克利SETI研究中心博士后研究員Vishal Gajjar表示，所有現(xiàn)象都出現(xiàn)在一小時(shí)之內(nèi)，這表明該爆發(fā)源的狀態(tài)在靜止和極度活躍之間交替變化。

隨后，加州大學(xué)伯克利分校博士生Gerry Zhang與其合作者們開發(fā)了一種新的功能強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，并重新分析了2017年的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了另外72次最初未檢測到的爆發(fā)。這使得從2012年首次檢測到FRB 121102爆發(fā)以來，其爆發(fā)總次數(shù)達(dá)到300次左右。Zhang說：“這項(xiàng)工作只是使用這些強(qiáng)大的方法來發(fā)現(xiàn)無線電爆發(fā)的一個(gè)開始。我們希望我們的成功能夠?yàn)閷C(jī)器學(xué)習(xí)用于射電天文學(xué)的其他更重要工作提供靈感?！?/p>

在Zhang的團(tuán)隊(duì)使用的技術(shù)中，有一些被互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)公司用于優(yōu)化搜索結(jié)果和分類圖像。他們訓(xùn)練了一種稱為卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法，以識別由Gajjar和其協(xié)作者們使用經(jīng)典搜索方法發(fā)現(xiàn)的爆發(fā)，然后將其用于處理該數(shù)據(jù)集，以期找到經(jīng)典方法遺漏的爆發(fā)。

這些結(jié)果幫助對來自FRB 121102的脈沖的周期性提出了新的限制，這表明接收這些脈沖的模式是不規(guī)則的，至少當(dāng)該模式的周期大于約10毫秒的時(shí)候（是不規(guī)則的）。來自脈沖星的脈沖模式已經(jīng)幫助天文學(xué)家對描述這些物體中極端物理?xiàng)l件的計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行了限制，與此類似，對FRB爆發(fā)源的測量將有助于我們弄清楚這些神秘爆發(fā)源的能量來源，Siemion說?！盁o論FRB本身最終是否是外星技術(shù)的杰作，Breakthrough Listen正在幫助我們將理解我們所處的宇宙這樣一個(gè)快速增長的新領(lǐng)域不斷推向前進(jìn)，”他補(bǔ)充說。這些結(jié)果被發(fā)表在The Astrophysical Journal上的一篇文章中。