Το AI Εκπαιδεύεται για την Αναζήτηση Εξωγήινης Ζωής

Από παγωμένες ωκεάνιες σελήνες έως πλανήτες με μια πλευρά σε διαρκές σκότος, υπάρχουν αμέτρητοι περίεργοι κόσμοι στη Ζώνη του Γκολντλόκ – περιοχές όπου οι εξωγήινοι θα μπορούσαν, θεωρητικά, να εξελιχθούν. Η αναζήτηση ζωής στο διάστημα έχει μακρά ιστορία να κατέχει την ανθρώπινη φαντασία. Τώρα, με τη βοήθεια των υπολογιστών, οι επιστήμονες έχουν καλύτερη ευκαιρία από ποτέ να βρουν ένα σήμα στο θόρυβο.

Τεχνοϊχνηλάτη και Βιοϊχνηλάτη

Η αναζήτηση ζωής στο διάστημα λαμβάνει δύο μορφές. Από τη μια πλευρά είναι η αναζήτηση για οποιοδήποτε ζωντανο πράγμα, ακόμη και βακτήρια ή μύκητες, που εξελίχθηκαν σε άλλον πλανήτη. Η απλή παρουσία εξωγήινου μύκητα απολιθωμάτων θα είχε βαθιάς σημασίας για την ανθρώπινη ψυχή, καταστρέφοντας τις αντιλήψεις για τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε.

Οι βιοϊχνηλάτη είναι ενδείξεις οποιασδήποτε ζωής στο παρελθόν ή στο παρόν, έξυπνης ή άνοιας. Δεν περιορίζονται μόνο στα ίχνη και τα οστά. Χημικά, βιοταινίες, ατμοσφαιρικά αέρια και ακόμη και χαρακτηριστικά ανακλάσεως που φαίνονται από μακριά θα μπορούσαν να υποδείξουν την παρουσία ζωής.

Αλλά κάποιοι επιστήμονες ψάχνουν για κάτι περισσότερο από αμοιβάδες. Οι ερευνητές του SETI (Αναζήτηση Εξωγήινης Νοημοσύνης) σε όλο τον κόσμο ακούν προσεκτικά για τεχνοϊχνηλάτη, σημάδια προηγμένων πολιτισμών. Αυτές οι συγκεκριμένες βιοϊχνηλάτη θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν ραδιοκύματα, τα οποία τα ραδιοτηλεσκόπια — που ακούν, αντί να κοιτούν, στο διάστημα — θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν.

Το AI Προσθέτει τη Δύναμή του

Μέχρι το 2023, οι ερευνητές δεν βρήκαν καμία απόδειξη τεχνοϊχνηλατών, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι δεν προσπαθούν. Νέα προgrese στην μηχανική μάθηση έδωσαν στο πεδίο του SETI μια ανανεωμένη ενέργεια.

Η Fei-Fei Li του Stanford κυκλοφόρησε το δωρεάν Imagenet, μια βάση δεδομένων με πάνω από 14 εκατομμύρια ετικεταρισμένες εικόνες, το 2009. Πολλοί ερευνητές το χρησιμοποίησαν για να αναπτύξουν τα δικά τους μοντέλα μηχανικής μάθησης. Από τότε, η τεχνητή νοημοσύνη (AI) έχει επιτρέψει μεγάλα βήματα σε όλα, από την ιατρική έως την προγραμματισμό.

Το AI ξεχωρίζει όταν πρόκειται για την επεξεργασία τεράστιων ποσοτήτων δεδομένων. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τώρα μεθόδους τηλεπισκόπησης στην αναζήτηση ζωής στο διάστημα, που σημαίνει ότι συλλέγουν πληροφορίες — αντί για φυσικά δείγματα, όπως βράχοι — από άλλες σελήνες και πλανήτες. Αυτό επίσης σημαίνει ότι κάποιος πρέπει να διερευνήσει όλα τα δεδομένα.

Όπως το να ψάχνεις για χρυσό στο Όρος Έβερεστ, η εργασία θα ήταν μια εργασία ηρακλείου όταν γινόταν με το χέρι. Απλά δεν είναι πρακτικό. Ευτυχώς, το λογισμικό AI μπορεί να ψάξει για σήματα που οι ερευνητές πιστεύουν ότι θα μπορούσαν να είναι τεχνοϊχνηλάτη. Τα μοντέλα μηχανικής μάθησης μπορούν να αναλύσουν προηγούμενα σήματα και να προβλέψουν πώς θα πρέπει να ακούγονται στο μέλλον για να ανιχνεύσουν ανωμαλίες που θα μπορούσαν να προέρχονται από εξωγήινους κόσμους.

Οι μηχανικοί εκπαιδεύουν αλγόριθμους σε μεγάλες βάσεις δεδομένων ώστε το AI να μπορεί να αναγνωρίσει τον ήχο της γήινης παρέμβασης, όπως τα ραδιοκύματα που έρχονται από τον δικό μας πλανήτη. Αυτό βοηθά το λογισμικό να φιλτράρει τις ψευδείς ειδοποιήσεις. Με τη βοήθεια της ανάλυσης δεδομένων, η NASA έχει καταγράψει πάνω από 5.400 πλανήτες, κάποιοι από τους οποίους μπορεί να είναι κατοικήσιμοι.

Πραγματικές Εφαρμογές

Τον Φεβρουάριο του 2023, αστρονόμοι από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Λος Άντζελες (UCLA) ξεκίνησαν ένα πρόγραμμα πολίτικης επιστήμης που ονομάζεται Breakthrough Listen, το οποίο επιτρέπει στους πολίτες να κοιτάξουν εικόνες ραδιοσημάτων. Οι εθελοντές βοηθούν στην ταξινόμηση των εικόνων ως πιθανών μορφών παρέμβασης, βοηθώντας να εκπαιδευτεί ένας αλγόριθμος AI για να ψάξει στα δεδομένα του SETI από το Αστεροσκοπείο Green Bank, Δυτική Βιρτζίνια.

Το Green Bank είναι знаменίτο για το ότι δεν επιτρέπει στους κατοίκους να χρησιμοποιούν ηλεκτρονικές συσκευές.既然 το τεράστιο ραδιοτηλεσκόπιο του αστεροσκοπείου χρειάζεται, καλά, ραδιοσιωπή, οι κάτοικοι στην περιοχή δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν Wi-Fi, μικροκυματικά φούρνους ή κινητά τηλέφωνα, μεταξύ άλλων. Η εξαγωγή των δεδομένων του στο πρόγραμμα AI της UCLA επιτρέπει στο Green Bank να επωφεληθεί πλήρως από την πολίτικη επιστήμη στην αναζήτηση ζωής στο διάστημα.

Ερευνητές στο Ινστιτούτο SETI στην Καλιφόρνια χαρτογράφησαν τους μικροοργανισμούς που ζουν σε αλατούχεςโดμές, κρυστάλλους και βράχους στο Salar de Pajonales. Αυτή η αλατούχος πεδιάδα που διασχίζει την έρημο Ατακάμα και την περιοχή Altiplano της Χιλής θα μπορούσε να είναι ένα καλό ανάλογο για πλανήτες που φαίνονται άγονοι αλλά στην πραγματικότητα είναι γεμάτοι ζωή.

Η ομάδα συνεργάστηκε με τον ερευνητή Freddie Kalaitzis για να εκπαιδεύσει ένα μοντέλο AI να ψάξει για μοτίβα που σχετίζονται με ζωή στην έρημο. Συνδυάζοντας τη μηχανική μάθηση και τη στατιστική οικολογία, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν hầu hết τις βιοϊχνηλάτη που υπάρχουν στο περιβάλλον. Βρήκαν επίσης ότι οι περισσότεροι μικροοργανισμοί ήταν συγκεντρωμένοι σε περιοχές με περισσότερο διαθέσιμο νερό.

Μέσα σε ένα drone ή δορυφόρο, αυτό το είδος εργαλείου AI θα μπορούσε να ανιχνεύσει βιοϊχνηλάτη σε άλλους πλανήτες. Η ομάδα σχεδιάζει να χαρτογραφήσει ξηρές κοιλάδες, εδάφη καλυμμένα με μόνιμο πάγο και ζεστές πηγές σε άλλες τοποθεσίες για να εκπαιδεύσει το μοντέλο μηχανικής μάθησης περαιτέρω, ώστε κάποια μέρα να είναι έτοιμο για μια αποστολή στο διάστημα.

Μια άλλη πρακτική χρήση του AI είναι να οργανώσει δεδομένα σε κατάταξη λιστών. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τη μηχανική μάθηση για να κατατάξουν αστέρες που μπορεί να έχουν υποσχόμενους δορυφόρους ή πλανήτες στη τροχιά τους. Θα χρησιμοποιήσουν αυτά τα δεδομένα για να διεξάγουν ένα πρόγραμμα SETI χρησιμοποιώντας το μεγαλύτερο單-πιάτο ραδιοτηλεσκόπιο του κόσμου, το ραδιοτηλεσκόπιο FAST της Κίνας.

Το AI και η Αναζήτηση Ζωής στο Διάστημα

Για κάποιους που否定ουν, η έρευνα του SETI είναι μια σπατάλη χρόνου,既然 δεν έχει ακόμη βρει αποδείξεις εξωγήινης ζωής. Αλλά η συλλογή τεράστιων ποσοτήτων δεδομένων έχει εμπνεύσει άλλους κλάδους της επιστήμης να ακολουθήσουν τα ίχνη της.

Στην καλύτερη περίπτωση, η έρευνα του SETI έχει προωθήσει το πεδίο της μηχανικής μάθησης και έχει εμπνεύσει αμέτρητους ανθρώπους να κοιτάξουν πέρα από τον πλανήτη μας για σημάδια ζωής. Στην καλύτερη περίπτωση, θα βρει κάτι πραγματικά αξιοσημείωτο — και θα μπορούσε να αλλάξει για πάντα την πορεία της ιστορίας. Αν κάποιος ή κάτι είναι εκεί έξω, υπάρχει μια καλή ευκαιρία οι ερευνητές του SETI να είναι οι πρώτοι που θα ακούσουν από αυτούς.