Исследователи создали инструмент машинного обучения, который воспроизводит сообщение предполагаемого внеземного разума. Проект, названный Setigen, – это библиотека с открытым исходным кодом, которая может стать важным шагом для будущих исследований искусственных сигналов в космосе.
Более шестидесяти лет учёные разыскивают в космосе признаки радиопередач, указывающих на существование внеземного разума. Технологии и методы обнаружения значительно продвинулись за это время. Но моделирование возможного сообщения из космоса всё ещё представляет собой сложную задачу. Существует множество вариантов подобной передачи, ни одно из которых не раскрыто.
Международная группа учёных создала инструмент машинного обучения, имитирующий разумный сигнал из космоса. Инструмент получил название Setigen и является библиотекой с открытым исходным кодом. Возможно, он станет важным шагом в поиске внеземных сигналов. Команда под руководством Брайана Бжицки из Университета Беркли работала при поддержке Института SETI (Поиск внеземного разума). Задача института — изучение и понимание происхождения и природы жизни во Вселенной.
Поиск внеземных радиосигналов
Наиболее распространенный метод поиска внеземной жизни — сканирование космоса на искусственные радиосигналы. Растёт область обзора ночного неба, расширяются частотные диапазоны и увеличивается разнообразие обрабатываемых сигналов.
В 1960-х годах предполагалось сосредоточиться на области вокруг частоты, на которой нейтральный водород испускает излучение в межзвездное пространство – 1,42 ГГц. Это естественное излучение распространено по всей галактике. Поэтому предполагалось, что любая разумная цивилизация знает, как направлять это излучение, чтобы повысить шансы на его обнаружение. Сейчас мы можем мгновенно проводить измерения в диапазоне нескольких ГГц. Бжицки так это пояснил:
«Теперь доступен сбор больших объемов данных, что дает возможность наблюдений с большей точностью во времени и по частоте. Подобным образом исследуются соседние звезды и другие области галактики для изучения самых перспективных участков неба. «.
Радиотелескопы и спектрограммы
Радиоантенна собирает измерения напряжения. Радиоволна индуцирует ток в антенне, который регистрируется как напряжение. Таким образом, радиотелескоп — это модифицированная для сбора света с большей площади антенна. Интенсивность этого света пропорциональна квадрату напряжения.
Исследователи применяют алгоритмы для расчёта мощности каждой наблюдаемой частоты относительно входных данных временного ряда. Алгоритм переводит данные радиосигнала из функции пространства и/или времени в функцию, зависящую от пространственной или временной частоты (преобразование Фурье). В квадрате астрономы определяют интенсивность каждой частоты за период сбора данных.
Матрица интенсивности, отображающая зависимость от времени и частоты, представляет полную спектрограмму. Получение данных осуществляется через повторяющиеся вычисления на протяжении всей оценки, что позволяет суммировать последовательность массивов данных.
Обучение машин для выявления сигналов над шумом.
Включение алгоритмов машинного обучения имело важное значение для разработки системы.
- Отфильтровать сигналы из космического радиофона.
- устранить радиочастотные помехи.
Исследователи SETI применяют основной поиск по алгоритму некогерентного дерева ДеДоплера: этот алгоритм смещает спектр радиоволн для компенсации дрейфа частоты и повышения отношения сигнал/шум.
Программа Breakthrough Listen, самая полная из когда-либо созданных программ по изучению SETI, использует открытый алгоритм TurboSETI. Бжицки указывает на недостатки этого метода: сложность обнаружения широкополосных или пульсирующих сигналов. Разрабатываются новые алгоритмы для поиска этих типов сигналов.
Setigen меняет подход к поиску сигналов из космоса.
Представленная в исследовании библиотека Setigen с открытым исходным кодом упрощает создание синтетических сигналов SETI. Их можно использовать в полностью синтетических данных или добавлять к реальным данным наблюдений для формирования более реалистичного фона шума и радиочастотных помех. Библиотека стандартизирует методы синтеза для анализа алгоритмов поиска, особенно для существующих продуктов данных радионаблюдений, таких как те, что используются в программе Breakthrough Listen.
Бжицки с коллегами стремятся внедрить поддержку синтеза широкополосных сигналов, чтобы помочь алгоритмам поиска, ориентированным на неширокополосные сигналы. В будущем более точные исследования SETI станут реальностью с началом работы новых радиотелескопов. В качестве примера можно привести SKA — квадратно-километровый массив, возводимый в Австралии и Южной Африке.
Наши возможности пока очень малы. Учёные не знают, как выглядит инопланетный сигнал, так как ещё ни разу его не обнаружили. Из-за этого сложно отличить технические сигналы от космического шума.
Установив параметры, сформулированные на базе теоретически возможного, исследователи могут сузить область поисков и повысить вероятность открытия чего-либо в будущем. Например, библиотека Setigen позволяет оценить имеющиеся алгоритмы и сформировать базы данных потенциальных сигналов для разработки новых методик поиска. Однако наилучшим решением остается непрерывное наблюдение.
Для знакомства с полным содержанием исследования доступен полный текст. .