Bài viết được thực hiện bởi tác giả Danny C Price – Nghiên cứu viên cao cấp thuộc Đại học Curtin, Úc.

Khoảng 540 triệu năm trước, các dạng sống đa dạng đột nhiên bắt đầu xuất hiện từ đáy đại dương đầy bùn của hành tinh Trái đất. Thời kỳ này được gọi là Bùng nổ kỷ Cambri, và những sinh vật sống dưới nước này là tổ tiên xa xưa của chúng ta.

Tất cả sự sống phức tạp trên Trái đất đều phát triển từ những sinh vật dưới nước này. Các nhà khoa học tin rằng tất cả những gì nó cần là sự gia tăng rất nhỏ nồng độ oxy trong đại dương trên một ngưỡng nhất định.

Bây giờ chúng ta có thể đang ở giữa thời kỳ bùng nổ kỷ Cambri đối với trí tuệ nhân tạo (AI). Trong vài năm qua, sự bùng nổ của các chương trình AI có khả năng đáng kinh ngạc như Midjourney, DALL-E 2 và ChatGPT đã cho thấy sự tiến bộ nhanh chóng mà chúng tôi đã đạt được trong lĩnh vực máy học.

AI hiện được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực khoa học để giúp các nhà nghiên cứu thực hiện các nhiệm vụ phân loại thông thường. Nó cũng giúp nhóm các nhà thiên văn vô tuyến của chúng tôi mở rộng việc tìm kiếm sự sống ngoài trái đất và cho đến nay các kết quả thu được là rất hứa hẹn.

Phát hiện tín hiệu của người ngoài hành tinh bằng AI

Khi các nhà khoa học tìm kiếm bằng chứng về sự sống thông minh ngoài Trái đất, chúng tôi đã xây dựng một hệ thống AI đánh bại các thuật toán cổ điển trong các nhiệm vụ phát hiện tín hiệu. AI của chúng tôi đã được đào tạo để tìm kiếm thông qua dữ liệu từ kính viễn vọng vô tuyến để tìm các tín hiệu không thể tạo ra bởi các quá trình vật lý thiên văn tự nhiên.

Khi chúng tôi cung cấp cho AI của mình một tập dữ liệu đã nghiên cứu trước đó, nó đã phát hiện ra tám tín hiệu đáng quan tâm mà thuật toán cổ điển đã bỏ qua. Nói rõ hơn, những tín hiệu này có thể không phải từ trí thông minh ngoài trái đất, và nhiều khả năng đây là những trường hợp nhiễu vô tuyến hiếm gặp.

Tuy nhiên, những phát hiện của chúng tôi – được công bố hôm nay trên tạp chí Nature Astronomy – nêu bật cách các kỹ thuật AI chắc chắn sẽ đóng vai trò liên tục trong việc tìm kiếm trí thông minh ngoài trái đất.

Không quá thông minh

Các thuật toán AI không “hiểu” hay “nghĩ”. Chúng xuất sắc trong việc nhận dạng mẫu và đã được chứng minh là cực kỳ hữu ích cho các nhiệm vụ như phân loại – nhưng chúng không có khả năng giải quyết vấn đề. Họ chỉ làm những nhiệm vụ cụ thể mà họ đã được đào tạo để làm.

Vì vậy, mặc dù ý tưởng về một AI phát hiện trí thông minh ngoài trái đất nghe có vẻ giống như cốt truyện của một cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng thú vị, nhưng cả hai thuật ngữ đều sai: các chương trình AI không thông minh và việc tìm kiếm trí thông minh ngoài trái đất không thể tìm thấy bằng chứng trực tiếp về trí thông minh.

Thay vào đó, các nhà thiên văn vô tuyến tìm kiếm các “ký hiệu kỹ thuật” vô tuyến. Những tín hiệu giả thuyết này sẽ chỉ ra sự hiện diện của công nghệ và, theo đại diện, sự tồn tại của một xã hội có khả năng khai thác công nghệ để liên lạc.

Đối với nghiên cứu của mình, chúng tôi đã tạo ra một thuật toán sử dụng các phương pháp AI để phân loại tín hiệu là nhiễu sóng vô tuyến hoặc là một ứng cử viên kỹ thuật thực sự. Và thuật toán của chúng tôi đang hoạt động tốt hơn chúng tôi mong đợi.

Thuật toán AI của chúng tôi làm gì

Tìm kiếm chữ ký công nghệ (technosignature searches) được ví như mò kim đáy bể. Kính viễn vọng vô tuyến tạo ra khối lượng dữ liệu khổng lồ và trong đó là lượng nhiễu khổng lồ từ các nguồn như điện thoại, WiFi và vệ tinh.

Các thuật toán tìm kiếm cần có khả năng sàng lọc các đặc tính kỹ thuật thực sự khỏi “các kết quả dương tính giả – false positive” và thực hiện việc này một cách nhanh chóng. Trình phân loại AI của chúng tôi đáp ứng các yêu cầu này.

Nó được phát triển bởi Peter Ma, một sinh viên Đại học Toronto và là tác giả chính của bài báo của chúng tôi. Để tạo một tập dữ liệu huấn luyện, Peter đã chèn các tín hiệu mô phỏng vào dữ liệu thực, sau đó sử dụng tập dữ liệu này để huấn luyện một thuật toán AI có tên là bộ mã hóa tự động. Khi bộ mã hóa tự động xử lý dữ liệu, nó đã “học” cách xác định các đặc điểm nổi bật trong dữ liệu.

Trong bước thứ hai, các tính năng này được đưa vào một thuật toán có tên là trình phân loại rừng ngẫu nhiên (random forest classifier). Trình phân loại này tạo ra các cây quyết định để quyết định xem tín hiệu có đáng chú ý hay chỉ là nhiễu sóng vô tuyến – về cơ bản là tách “kim” kỹ thuật ra khỏi đống cỏ khô.

Sau khi đào tạo thuật toán AI của mình, chúng tôi đã cung cấp cho nó hơn 150 terabyte dữ liệu (480 giờ quan sát) từ Kính thiên văn Green Bank ở Tây Virginia. Nó đã xác định được 20,515 tín hiệu quan tâm, sau đó chúng tôi phải kiểm tra thủ công. Trong số này, tám tín hiệu có các đặc điểm của ký hiệu kỹ thuật và không thể quy cho nhiễu sóng vô tuyến.

Tám tín hiệu, không phát hiện lại

Để thử và xác minh những tín hiệu này, chúng tôi đã quay lại kính viễn vọng để quan sát lại tất cả tám tín hiệu đó. Thật không may, chúng tôi không thể phát hiện lại bất kỳ tín hiệu nào trong số chúng trong các lần quan sát tiếp theo của chúng tôi.

Chúng tôi đã ở trong những tình huống tương tự như thế này trước đây. Vào năm 2020, chúng tôi đã phát hiện ra một tín hiệu hóa ra là nhiễu vô tuyến bất thường. Mặc dù chúng tôi sẽ theo dõi tám ứng cử viên mới này, nhưng lời giải thích có khả năng nhất là chúng là những biểu hiện bất thường của nhiễu sóng vô tuyến: không phải người ngoài hành tinh.

Đáng buồn là vấn đề nhiễu sóng vô tuyến thường sẽ không đi đến đâu cả. Nhưng chúng ta sẽ được trang bị tốt hơn để đối phó với nó khi các công nghệ mới xuất hiện trong tương lai.

Thu hẹp tìm kiếm

Nhóm của chúng tôi gần đây đã triển khai lắp đặt một bộ xử lý tín hiệu mạnh mẽ lên kính viễn vọng MeerKAT ở Nam Phi. MeerKAT sử dụng một kỹ thuật gọi là giao thoa kế để kết hợp 64 đĩa của nó hoạt động như một kính thiên văn duy nhất. Kỹ thuật này có khả năng xác định chính xác hơn tín hiệu đến từ đâu trên bầu trời, điều này sẽ làm giảm đáng kể các kết quả dương tính giả do nhiễu sóng vô tuyến.

Nếu các nhà thiên văn học có thể phát hiện ra một dấu hiệu kỹ thuật không thể giải thích được là sự can thiệp, thì điều đó có nghĩa là con người không phải là người tạo ra công nghệ duy nhất trong Thiên hà. Đây sẽ là một trong những khám phá sâu sắc nhất có thể tưởng tượng được.

Đồng thời, nếu chúng ta không phát hiện thấy gì, điều đó không nhất thiết có nghĩa là chúng ta là loài “thông minh” có khả năng công nghệ duy nhất xung quanh. Việc không phát hiện cũng có thể có nghĩa là chúng ta chưa tìm đúng loại tín hiệu hoặc kính viễn vọng của chúng ta chưa đủ nhạy để phát hiện các tín hiệu truyền yếu từ các ngoại hành tinh ở xa.

Chúng ta có thể cần phải vượt qua ngưỡng nhạy cảm trước khi có thể thực hiện Bùng nổ kỷ Cambri. Ngoài ra, nếu chúng ta thực sự cô đơn, chúng ta nên suy ngẫm về vẻ đẹp độc đáo và sự mong manh của sự sống ở đây trên Trái đất.

Nguồn: The Conversation.