專家解說丨人工智慧技術助力地外文明探索

文/張健

近年來,人工智慧(AI)的發展態勢十分迅猛,在各學科領域都取得了突破性進展。就像中國著名學者周海中教授曾經預言的那樣:“隨著科技進步,人工智慧時代即將到來;屆時,人工智慧技術將廣泛應用到各學科領域,會產生意想不到的效果。”現在,科學界正在利用人工智慧技術來進行地外文明探索(SETI), 地外智慧生命(俗稱“外星人”)的奧秘很可能就會被揭開。

地外文明一般是指存在於太陽系以外,並發展到一定文明程度的智慧生命。為了探索地外文明,美國宇航局(NASA)與英特爾、穀歌和IBM等科技公司展開合作,以開發先進的人工智慧技術,該技術可用於分析資料,尋找地外文明。當然並不是說,使用人工智慧技術去“直接觀看”地外文明;而是分析太空探測器和天文望遠鏡所獲得的資料,來識別地外行星的圖像、研究地質結構和化學性質等,看那裡是否具備智慧生命存在的基本條件,以便探索結果更深入、更有效。

我們的銀河系中大約有1000億顆恒星;根據開普勒的觀測結果,其中四分之一的恒星至少擁有一顆和地球一樣大小、具有生命的類地行星。銀河系確實是相當大,簡直超乎我們人類的想像;而太空探測器、天文望遠鏡所獲得的資料,我們需要花費很長時間才分析出結果。隨著未來科技的進步和探索力度的加大,獲取的資料也會越來越多;對於科學家來說,工作量也會越來越大。因此,有人認為,將人工智慧技術用於分析海量的資料,確實是一個比較好的有關地外文明的探索方法。

從目前的情況來看,未來我們將會獲得更多的資料,而這些資料也會將宇宙深處的地外行星的一些細節曝光在我們人類面前。至於地外行星上面是否會存在生命尤其智慧生命,暫時不好說,但是不排除這樣的可能性。在電腦類比中,科學家認為,地外文明和地球文明是一樣的,都需要消耗資源,也會向大氣中排放溫室氣體,從而導致溫室效應問題越來越嚴重。另外,從演算法得知,宇宙膨脹在不斷持續,宇宙深處的某些景象會離我們越來越遠;這也可能是我們人類目前沒有找到地外文明的主要原因。

前不久,美國著名天體生物學家盧西阿尼·沃克維茨博士在名為“解密地外文明情報”的學術討論會上描述了一種基於人工智慧的方法,即“信號不可知情況下的搜索”。她解釋說,這意味著使用機器學習方法來查看沒有預定類別的任何資料集合,而不是讓資料集群進入它們的“自然類別”;然後,通過軟體分辨異常值。這些異常值可能成為額外調查的目標。事實證明,地外文明探索的研究人員認為人工智慧技術可能對他們的工作有用,因為機器學習可以很好地發現差異。在此次討論會上,英國著名天體物理學家馬丁·裡斯教授也分享了類似的想法。他最近表示:“人工智慧會促進天文學的發展。”

美國宇航局最近開發出一種機器學習技術,使用類似大腦的“神經網路”來分析太陽系外行星的圖像,並根據行星大氣中分子發射(或吸收)光的波長來識別該行星的化學性質。這項技術處理資訊的方式,與大腦神經元之間彼此連接處理和傳輸資訊的方式如出一轍。結果表明,借助這一神經網路技術,研究人員能鑒別出行星“WASP-12b”大氣中各種分子的豐度,而且比用傳統方法更準確、更有效。他們稱,該機構的太空探測器每15秒就可提供約2GB資料,但限於人力、時間和資源,目前只能分析少部分資料。他們還稱,將人工智慧集成于未來的探測器內,使探測器能即時做出科學決策,從而節省探測器與地面通信的時間。

為了避免地外文明探索中以人類為中心的觀點,我們需要考慮如何將有關差異的想法編碼為人工智慧演算法並如何塑造結果,這對於發現和識別地外智慧生命至關重要。我們可能避免不了在地外文明探索的搜尋引擎和搜索策略中存在的偏見,或是將其編碼為人工智慧演算法。但通過科學家和社會科學家之間的合作,我們可以批判性地思考如何概念化這些差異。因此,重要的跨學科方法將幫助我們理解包含差異的觀點或想法,考察它們如何影響地外文明探索的可能性和有限性。另外,有人認為地外文明早已掌握超級人工智慧技術,地球文明只有等到今後發展強人工智慧時才有可能發現地外文明。

其實,宇宙中是否存在地外文明?這個問題一直深深地困擾著科學界;直到今天人工智慧時代來臨,我們也沒有能力前往太陽系以外的任何天體去直接探測,只能在地球上通過人工智慧技術來分析太空探測器和天文望遠鏡所獲得的資料去尋找地外文明的蹤跡。可見,目前利用人工智慧技術來探索地外文明,主要是借助這一高新技術來分析有關資料的方法;所以有科學家認為,這一方法會給揭開地外文明的奧秘帶來希望。探索地外文明是一項偉大而艱辛的任務,很值得人們期待;不過對於這項科學使命,過於樂觀是不現實的,過於悲觀也是沒有根據的。

文/張健(作者單位:美國加州理工學院生物工程學部)