Durante más de 60 años, los científicos han estado explorando el universo en busca de posibles señales de transmisión de radio que indiquen la existencia de inteligencia extraterrestre (ETI).Mientras tanto, la tecnología y los métodos han avanzado considerablemente, pero aún quedan los mayores desafíos.Además de nunca detectar señales de radio de origen extraterrestre, las posibles formas que pueden tomar tales transmisiones son amplias.
En pocas palabras, los investigadores de SETI tienen que asumir cómo se ve la señal, pero no se benefician de los ejemplos conocidos.Recientemente, un equipo internacional dirigido por la Universidad de California Berkeley y SETI Labsnuevas herramientas de aprendizaje automáticoSimule cómo se vería un mensaje de inteligencia extraterrestre (ETI).que se conoce comocetógeno, una biblioteca de código abierto que puede cambiar el juego para futuras investigaciones de SETI.
el equipo de investigaciónBrian Bzicky, estudiante de posgrado en astronomía de UC Berkeley.él se unióandres simio, moverseCentro de Investigación SETI de Berkeley, y el investigadorLaboratorios SETI,escucha innovadora,Instituto Dunlab de Astronomía y Astrofísica,Instituto de Ciencias del Espacio y Astronomía,Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía(ICRAR), yLaboratorio de ciencia de datos de Goergen.
Desde la década de 1960, los métodos más comunes de SETI han involucrado búsquedas espaciales de señales de radio de origen artificial.El primer experimento de este tipo fueproyecto ozma(abril a julio de 1960), el famoso astrofísico de Cornell Frank Drake (Ecuación de Drake).Esta encuesta se basó en un plato de 25 metros.Observatorio Nacional de RadioastronomíaGreenbank, Virginia Occidental, para monitorearÉpsilon EridaniYTau SetiA una frecuencia de alrededor de 400 kHz en la vecindad de alrededor de 1,42 GHz.
Desde entonces, estas búsquedas se han ampliado para incluir áreas más grandes del cielo nocturno, rangos de frecuencia más amplios y una mayor diversidad de señales.Brzycki le dijo a Universe Today por correo electrónico:
“En la década de 1960, la idea era centrarse en la región alrededor de la conocida frecuencia donde el hidrógeno neutro emite radiación en el espacio interestelar, 1,42 GHz.Dado que esta emisión natural está muy extendida por toda la galaxia, la idea es que cualquier civilización inteligente la conozca y potencialmente apunte a esta frecuencia de transmisión para maximizar su detectabilidad.Desde entonces, especialmente a medida que la tecnología ha avanzado rápidamente, SETI inalámbrico se ha expandido a lo largo de todos los ejes de medición.
“Ahora podemos realizar mediciones sobre la marcha en anchos de banda de varios GHz.A medida que mejora el almacenamiento, se pueden recopilar enormes cantidades de datos, lo que permite observaciones de mayor resolución en las direcciones de tiempo y frecuencia.Por la misma razón, realizamos estudios de estrellas cercanas y otras orientaciones de galaxias para maximizar la exposición a orientaciones potencialmente interesantes en el cielo”.
Otro cambio importante es la integración de algoritmos basados en aprendizaje automático diseñados para encontrar transmisiones en el ruido de fondo de radio del espacio y corregir la interferencia de radiofrecuencia (RFI).Los algoritmos utilizados en la investigación de SETI se dividen en una de dos categorías: los que miden datos de series de tiempo de voltaje y los que miden datos de espectrograma de frecuencia de tiempo.
“Los datos sin procesar que recopilamos de la antena inalámbrica son mediciones de voltaje.Las ondas de radio inducen una corriente eléctrica en la antena, que se lee y escribe como voltaje”, dijo Brzycki.“Un radiotelescopio es realmente solo una antena aumentada con un plato parabólico para enfocar un área más grande de luz para aumentar la resolución y el brillo.Resulta que la fuerza es proporcional al cuadrado del voltaje.Además, prestamos atención a la intensidad en función de la frecuencia y el tiempo (el momento y la ubicación de la señal potencial)”.
Para lograr esto, dice Brzycki, los astrónomos comienzan usando un algoritmo que calcula la potencia de cada frecuencia observada en datos de series temporales de entrada.En otras palabras, un algoritmo transforma los datos de la señal de radio de una función de espacio y/o tiempo a una función que depende de la frecuencia espacial o temporal (aka).todosTransformada de Fourier(PIE).Al elevar esto al cuadrado, los astrónomos pueden medir la intensidad de cada frecuencia durante la recopilación de datos.
“Puede apilar la serie de manera efectiva tomando secciones de la serie de voltaje-tiempo para obtener el espectrograma completo, que es la matriz de intensidad en función del tiempo y la frecuencia, obteniendo el FT y luego repitiendo este proceso para toda la observación. Las matrices de datos FT se superponen una encima de la otra en el tiempo”, agrega Brzycki.”Una vez que determina la resolución de tiempo, calcula cuántas muestras de tiempo necesita y calcula el FT para ver cuánta potencia hay en cada contenedor de frecuencia”.
El algoritmo de búsqueda básico utilizado por los investigadores de SETI se conoce como el algoritmo “deDoppler de árbol incoherente”.deriva de frecuenciaMaximiza la relación señal-ruido de la señal.El programa de búsqueda SETI más completo jamás instalado,escucha innovadoraUtiliza una versión de código abierto de este algoritmo conocida como , .Turbo Cetti, que sirvió como la columna vertebral de muchas búsquedas de “firmas tecnológicas” (también conocidas como signos de actividad tecnológica).Como explicó Brzycki, este método tiene algunos inconvenientes.
“El algoritmo asume que la señal SETI potencial es continua con un ciclo de trabajo alto (lo que significa que casi siempre está ‘encendida’).Encontrar una señal de onda sinusoidal continua es un buen primer paso porque es relativamente fácil y económico para los humanos generar y transmitir dicha señal.
“Dado que TurboSETI apunta a señales directas que siempre están ‘activadas’, puede ser difícil capturar formas alternativas como señales de banda ancha y pulsadas.Se están desarrollando algoritmos adicionales para detectar estos otros tipos de señales, pero como siempre, nuestro algoritmo es tan efectivo como nuestras suposiciones sobre la señal objetivo”.
Para los investigadores de SETI, el aprendizaje automático es una forma de identificar transmisiones de datos de radiofrecuencia sin procesar y clasificar diferentes tipos de señales.Brzycki dice que el principal problema es la falta de conjuntos de datos de señales ET en la comunidad astronómica, lo que dificulta la supervisión del entrenamiento en el sentido tradicional.Con este fin, Brzycki y sus colegas han desarrollado una biblioteca de código abierto basada en Python llamada Setigen que facilita la creación de observaciones de radio sintéticas.
“Lo que hace Setigen es promover la generación de señales SETI sintéticas”, dice Brzycki. Esta señal se puede usar en datos totalmente sintéticos o se puede agregar a datos de observación reales para proporcionar fondos de RFI y ruido más realistas”.”De esta manera, podemos generar grandes conjuntos de datos de señales sintéticas para analizar la sensibilidad de los algoritmos existentes o para que sirvan como base para el entrenamiento de aprendizaje automático”.
Esta biblioteca estandariza los métodos de síntesis para el análisis de algoritmos de búsqueda, específicamente para productos de datos de observación de radio existentes, como los utilizados por Breakthrough Listen.“Viene en formato de espectrograma y voltaje complejo (serie de tiempo), por lo que usar un método para generar datos simulados puede ser muy útil para probar el código de producción y desarrollar nuevos procedimientos”, agregó Brzycki.
Actualmente se está desarrollando un algoritmo de observación multihaz utilizando Setigen para generar señales simuladas. La biblioteca también se actualiza y mejora continuamente a medida que avanza la investigación de SETI.Brzycki y sus colegas también esperan agregar soporte para la síntesis de señales de banda ancha para admitir algoritmos de búsqueda que se dirijan a señales que no sean de banda estrecha. Investigaciones SETI más poderosas serán posibles en un futuro cercano cuando los radiotelescopios de próxima generación estén operativos.
Esto incluye Breakthrough Listen.suricataArreglo de Sudáfrica.también haydisposición de kilómetros cuadrados(SKA) es un proyecto de radiotelescopio a gran escala que combina datos de observatorios en Sudáfrica y Australia.Esto incluye MeerKAT yLa era del hidrógeno en matrices de reionización(HERA) Sudáfrica yAustralia SKA Pathfinder(PREGUNTAR) yMatrices de campo amplio de Murchison(MWA) Australia.
Lamentablemente, todavía existen los factores más limitantes cuando se trata de SETI. Este es un marco de referencia muy limitado.Para ser precisos, los astrónomos no tienen idea de cómo se ven las señales extraterrestres porque nunca las hemos visto antes.Esto, paradójicamente, hace que sea difícil encontrar evidencia de firma tecnológica en el ruido de fondo del espacio.Por lo tanto, los astrónomos deben adoptar un enfoque de “fruta madura”, lo que significa encontrar la actividad tecnológica tal como la conocemos.
Sin embargo, al establecer parámetros basados en lo que es teóricamente posible, los científicos pueden reducir sus búsquedas y aumentar sus posibilidades de encontrar algo algún día.Brzycki lo resumió así:
“La única solución potencial para esto es algún tipo de encuesta de aprendizaje automático no supervisada que minimice nuestras suposiciones.Se está trabajando en este frente.Setigen ciertamente se basa en esta suposición. Las señales sintéticas que puede generar son inherentemente heurísticas en el sentido de que usted determina cómo se verán.
“Después de todo, las bibliotecas brindan una forma de evaluar los algoritmos existentes y generar conjuntos de datos de señales potenciales para desarrollar nuevos métodos de búsqueda, pero la pregunta fundamental de cuándo, dónde y dónde siempre permanecerá: ¡buscamos lo mejor que podemos hacer! ”
En este caso, es útil recordar que la paradoja de Fermi solo necesita resolverse una vez.¡En el momento en que detectemos la transmisión de radio desde el espacio, sabremos con seguridad que no estamos solos en el espacio y que la vida inteligente puede existir y existir más allá de la Tierra y comunicarse usando tecnología que podemos detectar!
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