بنغالورو: اختراق الاستماع – مبادرة للعثور على “التوقيعات التقنية” ، أو علامات حياة ذكية في الكون – أعلنت يوم الاثنين نتائج طريقة جديدة للبحث في البيانات مدفوعة بـ الذكاء الاصطناعي.
في ورقة نشرت في المجلة علم الفلك الطبيعي، قام الفريق بتحليل 480 ساعة من البيانات من تلسكوب جرين بانك (GBT) في ولاية فرجينيا الغربية ، وأبلغ عن ثماني إشارات مثيرة للاهتمام لم يتم اكتشافها سابقًا والتي لها خصائص معينة متوقعة من بصمات تقنية حقيقية.
البحث بقيادة جامعة تورنتو الطالب الجامعي بيتر ما، الذي بدأ العمل مع فريق Breakthrough Listen بينما كان لا يزال في المدرسة الثانوية ، حدد حوالي 3 ملايين إشارة في عمليات مسح 820 نجمة تمت ملاحظتها باستخدام GBT.
أوضح ستيف كروفت ، عالم الفيزياء الفلكية في فريق Breakthrough Listen في جامعة كاليفورنيا ، “المشكلة الأساسية في أي بحث عن التوقيع التقني هي البحث في كومة القش الضخمة هذه للعثور على الإبرة التي قد تكون انتقالًا من عالم فضائي” ، بيركلي (وأحد مستشاري أبحاث ما).
وأضاف كروفت: “الغالبية العظمى من الإشارات المكتشفة بواسطة تلسكوباتنا تأتي من تقنيتنا الخاصة – أقمار GPS الصناعية ، والهواتف المحمولة ، وما شابه ذلك. تعطينا خوارزمية بيتر طريقة أكثر فاعلية لتصفية كومة القش والعثور على الإشارات التي لها الخصائص التي نتوقعها من التوقيعات التقنية “.
تقارن خوارزميات التوقيع التقني الكلاسيكية عمليات المسح حيث يتم توجيه التلسكوب إلى نقطة مستهدفة في السماء مع عمليات المسح حيث يتحرك التلسكوب إلى موقع قريب ، من أجل تحديد الإشارات التي قد تأتي من تلك النقطة المحددة فقط ، أضاف بريكثرو.
وقال إن هذه التقنيات فعالة للغاية. على سبيل المثال ، يمكنهم التعرف بنجاح على مسبار الفضاء Voyager-1 ، على مسافة 20 مليار كيلومتر ، في الملاحظات باستخدام GBT. لكن هذه الخوارزميات تكافح في المناطق المزدحمة من الطيف الراديوي ، حيث يكون التحدي أقرب إلى الاستماع إلى الهمس في غرفة مزدحمة.
“تُدخل العملية التي طورها Ma إشارات محاكاة في بيانات حقيقية ، وتدرب خوارزمية ذكاء اصطناعي تُعرف باسم المشفر التلقائي لتعلم خصائصها الأساسية. يتم إدخال ناتج هذه العملية في خوارزمية ثانية تُعرف باسم مصنف الغابة العشوائية ، والذي يتعلم التمييز بين الإشارات المرشحة من الخلفية الصاخبة ، “قال بريكثرو.
قال أندرو سيميون ، الباحث الرئيسي في Breakthrough Listen ، إنه في عام 2021 ، كشفت خوارزمياتهم الكلاسيكية عن إشارة مهمة ، تدل على BLC1 ، في بيانات من تلسكوب باركس وأن خوارزمية بيتر كانت أكثر فاعلية في العثور على إشارات مثل هذه.
“يجب تأكيد أي مرشح للتوقيع التقني ، ومع ذلك ، وعندما نظرنا إلى هذه الأهداف مرة أخرى باستخدام GBT ، لم تظهر الإشارات مرة أخرى. ولكن من خلال تطبيق هذه التقنية الجديدة على مجموعات البيانات الأكبر ، يمكننا تحديد المرشحين للتوقيع التقني بشكل أكثر فعالية ، ونأمل في النهاية حتى الحصول على توقيع فني مؤكد.
قال المدير التنفيذي لمبادرات الاختراق ، إس بيت ووردن ، إنه من المثير رؤية تطوير مناهج جديدة من قبل الشباب المبتكرين في بداية حياتهم المهنية العلمية.
“سنواصل مراقبة النجوم التي لاحظها بيتر ، وسنواصل تطوير استخدامنا للذكاء الاصطناعي لمساعدتنا في محاولة الإجابة على السؤال الأكثر عمقًا للبشرية: هل نحن وحدنا؟” قال Worden.
قال Cherry Ng ، وهو مستشار أبحاث آخر لـ Ma في جامعة تورنتو وهو الآن عالم فلك في المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي ، إن هذه النتائج توضح بشكل كبير قوة تطبيق أساليب التعلم الآلي الحديثة ورؤية الكمبيوتر لتحديات البيانات في علم الفلك ، مما أدى إلى كليهما. اكتشافات جديدة وأداء أعلى.
وأضاف نغ: “… سيكون تطبيق هذه التقنيات على نطاق واسع تحويليًا لعلم التوقيع على التقنية الراديوية”.
مشيرًا إلى أن مجموعات البيانات الأكبر كانت وشيكة ، أضافت Breakthrough كيف أعلنت مؤخرًا عن بدء عمليات المراقبة باستخدام تلسكوب MeerKAT في جنوب إفريقيا.
“هناك مثل هذا الحجم الكبير من البيانات. يشرح ما ، الطرق التقليدية للبحث عن حياة خارج كوكب الأرض ليست كافية.
في ورقة نشرت في المجلة علم الفلك الطبيعي، قام الفريق بتحليل 480 ساعة من البيانات من تلسكوب جرين بانك (GBT) في ولاية فرجينيا الغربية ، وأبلغ عن ثماني إشارات مثيرة للاهتمام لم يتم اكتشافها سابقًا والتي لها خصائص معينة متوقعة من بصمات تقنية حقيقية.
البحث بقيادة جامعة تورنتو الطالب الجامعي بيتر ما، الذي بدأ العمل مع فريق Breakthrough Listen بينما كان لا يزال في المدرسة الثانوية ، حدد حوالي 3 ملايين إشارة في عمليات مسح 820 نجمة تمت ملاحظتها باستخدام GBT.
أوضح ستيف كروفت ، عالم الفيزياء الفلكية في فريق Breakthrough Listen في جامعة كاليفورنيا ، “المشكلة الأساسية في أي بحث عن التوقيع التقني هي البحث في كومة القش الضخمة هذه للعثور على الإبرة التي قد تكون انتقالًا من عالم فضائي” ، بيركلي (وأحد مستشاري أبحاث ما).
وأضاف كروفت: “الغالبية العظمى من الإشارات المكتشفة بواسطة تلسكوباتنا تأتي من تقنيتنا الخاصة – أقمار GPS الصناعية ، والهواتف المحمولة ، وما شابه ذلك. تعطينا خوارزمية بيتر طريقة أكثر فاعلية لتصفية كومة القش والعثور على الإشارات التي لها الخصائص التي نتوقعها من التوقيعات التقنية “.
تقارن خوارزميات التوقيع التقني الكلاسيكية عمليات المسح حيث يتم توجيه التلسكوب إلى نقطة مستهدفة في السماء مع عمليات المسح حيث يتحرك التلسكوب إلى موقع قريب ، من أجل تحديد الإشارات التي قد تأتي من تلك النقطة المحددة فقط ، أضاف بريكثرو.
وقال إن هذه التقنيات فعالة للغاية. على سبيل المثال ، يمكنهم التعرف بنجاح على مسبار الفضاء Voyager-1 ، على مسافة 20 مليار كيلومتر ، في الملاحظات باستخدام GBT. لكن هذه الخوارزميات تكافح في المناطق المزدحمة من الطيف الراديوي ، حيث يكون التحدي أقرب إلى الاستماع إلى الهمس في غرفة مزدحمة.
“تُدخل العملية التي طورها Ma إشارات محاكاة في بيانات حقيقية ، وتدرب خوارزمية ذكاء اصطناعي تُعرف باسم المشفر التلقائي لتعلم خصائصها الأساسية. يتم إدخال ناتج هذه العملية في خوارزمية ثانية تُعرف باسم مصنف الغابة العشوائية ، والذي يتعلم التمييز بين الإشارات المرشحة من الخلفية الصاخبة ، “قال بريكثرو.
قال أندرو سيميون ، الباحث الرئيسي في Breakthrough Listen ، إنه في عام 2021 ، كشفت خوارزمياتهم الكلاسيكية عن إشارة مهمة ، تدل على BLC1 ، في بيانات من تلسكوب باركس وأن خوارزمية بيتر كانت أكثر فاعلية في العثور على إشارات مثل هذه.
“يجب تأكيد أي مرشح للتوقيع التقني ، ومع ذلك ، وعندما نظرنا إلى هذه الأهداف مرة أخرى باستخدام GBT ، لم تظهر الإشارات مرة أخرى. ولكن من خلال تطبيق هذه التقنية الجديدة على مجموعات البيانات الأكبر ، يمكننا تحديد المرشحين للتوقيع التقني بشكل أكثر فعالية ، ونأمل في النهاية حتى الحصول على توقيع فني مؤكد.
قال المدير التنفيذي لمبادرات الاختراق ، إس بيت ووردن ، إنه من المثير رؤية تطوير مناهج جديدة من قبل الشباب المبتكرين في بداية حياتهم المهنية العلمية.
“سنواصل مراقبة النجوم التي لاحظها بيتر ، وسنواصل تطوير استخدامنا للذكاء الاصطناعي لمساعدتنا في محاولة الإجابة على السؤال الأكثر عمقًا للبشرية: هل نحن وحدنا؟” قال Worden.
قال Cherry Ng ، وهو مستشار أبحاث آخر لـ Ma في جامعة تورنتو وهو الآن عالم فلك في المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي ، إن هذه النتائج توضح بشكل كبير قوة تطبيق أساليب التعلم الآلي الحديثة ورؤية الكمبيوتر لتحديات البيانات في علم الفلك ، مما أدى إلى كليهما. اكتشافات جديدة وأداء أعلى.
وأضاف نغ: “… سيكون تطبيق هذه التقنيات على نطاق واسع تحويليًا لعلم التوقيع على التقنية الراديوية”.
مشيرًا إلى أن مجموعات البيانات الأكبر كانت وشيكة ، أضافت Breakthrough كيف أعلنت مؤخرًا عن بدء عمليات المراقبة باستخدام تلسكوب MeerKAT في جنوب إفريقيا.
“هناك مثل هذا الحجم الكبير من البيانات. يشرح ما ، الطرق التقليدية للبحث عن حياة خارج كوكب الأرض ليست كافية.