약 5억 4천만년 전, 갑자기 지구의 진흙 해저에서 다양한 생명체가 나타나기 시작했습니다. 이 기간은 캄브리아기 폭발로 알려져 있으며, 이 수생 생물은 우리의 고대 조상입니다.
지구상의 모든 복잡한 생명체는 이러한 수중 생물로부터 진화되었습니다. 과학자들은 해양 산소 수준이 특정 임계값 이상으로 약간만 증가하면 된다고 믿습니다.
우리는 지금 인공지능 (AI) 의 캄브리아기 폭발 한가운데에 있을 수도 있습니다 . 지난 몇 년 동안 Midjourney , DALL-E 3 및 ChatGPT 와 같은 믿을 수 없을 만큼 뛰어난 AI 프로그램이 쏟아져 나와 기계 학습 분야에서 빠른 발전을 이루었습니다.
AI는 이제 거의 모든 과학 분야에서 연구원들의 일상적인 분류 작업을 돕기 위해 사용됩니다. 이는 또한 우리 전파 천문학자 팀이 외계 생명체에 대한 검색 범위를 넓히는 데 도움이 되고 있으며 지금까지의 결과는 유망했습니다.
AI로 외계인 신호 발견
지구 너머의 지적 생명체에 대한 증거를 찾는 과학자들로서 우리는 신호 감지 작업에서 기존 알고리즘을 능가하는 AI 시스템을 구축 했습니다. 우리의 AI는 전파 망원경의 데이터를 통해 자연적인 천체 물리학 과정에서 생성될 수 없는 신호를 검색하도록 훈련되었습니다.
이전에 연구한 데이터 세트를 AI에 입력했을 때 AI는 기존 알고리즘이 놓친 8가지 관심 신호를 발견했습니다. 분명히 말하면, 이러한 신호는 아마도 외계 지능에서 나온 것이 아닐 가능성이 높으며, 무선 간섭의 드문 경우일 가능성이 높습니다.
그럼에도 불구하고 오늘 네이처 천문학(Nature Astronomy) 에 발표된 우리의 연구 결과 는 AI 기술이 외계 지능을 찾는 데 어떻게 지속적인 역할을 하는지 강조합니다.
그다지 지능적이지 않음
AI 알고리즘은 ‘이해’하거나 ‘생각’하지 않습니다 . 패턴 인식에 탁월하고 분류와 같은 작업에 매우 유용한 것으로 입증되었지만 문제 해결 능력은 없습니다. 그들은 훈련받은 특정 작업만 수행합니다.
따라서 AI가 외계 지능을 탐지한다는 아이디어는 흥미진진한 SF 소설의 줄거리처럼 들리지만 두 용어 모두 결함이 있습니다. AI 프로그램은 지능적이지 않으며 외계 지능을 검색해도 지능의 직접적인 증거를 찾을 수 없습니다.
대신 전파 천문학자들은 전파 “기술 서명”을 찾습니다. 이렇게 가정된 신호는 기술의 존재와 대신에 통신을 위해 기술을 활용할 수 있는 능력을 갖춘 사회의 존재를 나타냅니다.
연구를 위해 우리는 AI 방법을 사용하여 신호를 무선 간섭 또는 실제 기술 서명 후보로 분류하는 알고리즘을 만들었습니다. 그리고 우리의 알고리즘은 우리가 기대했던 것보다 더 나은 성능을 발휘하고 있습니다.
우리의 AI 알고리즘이 하는 일
기술 서명 검색은 우주 건초 더미에서 바늘을 찾는 것에 비유되었습니다. 전파 망원경은 엄청난 양의 데이터를 생성하며 그 안에는 전화, WiFi, 위성과 같은 소스로부터 엄청난 양의 간섭이 발생합니다.
검색 알고리즘은 “오탐지”에서 실제 기술 서명을 걸러내고 이를 신속하게 수행할 수 있어야 합니다. 우리의 AI 분류기는 이러한 요구 사항을 충족합니다.
이는 토론토 대학교 학생이자 우리 논문의 주요 저자인 Peter Ma가 고안한 것입니다. 학습 데이터 세트를 생성하기 위해 Peter는 시뮬레이션된 신호를 실제 데이터에 삽입한 다음 이 데이터 세트를 사용하여 오토인코더라는 AI 알고리즘을 학습했습니다. 오토인코더는 데이터를 처리하면서 데이터의 주요 특징을 식별하는 방법을 “학습”했습니다.
두 번째 단계에서 이러한 특징은 Random Forest 분류기라는 알고리즘에 입력되었습니다. 이 분류자는 신호가 주목할 만한 것인지, 아니면 단순한 무선 간섭인지를 결정하기 위해 결정 트리를 생성합니다. 즉, 기술 서명 “바늘”을 건초 더미에서 분리하는 것입니다.
AI 알고리즘을 훈련한 후 웨스트 버지니아에 있는 Green Bank Telescope에서 150테라바이트 이상의 데이터(480시간 관찰)를 제공했습니다. 20,515개의 관심 신호를 식별한 후 수동으로 검사해야 했습니다. 이 중 8개의 신호는 기술 서명의 특성을 갖고 있어 무선 간섭으로 인한 것으로 간주할 수 없습니다.
8개 신호, 재감지 없음
이러한 신호를 시도하고 확인하기 위해 우리는 망원경으로 돌아가 관심 있는 8개 신호를 모두 다시 관찰했습니다. 불행히도 우리는 후속 관찰에서 그 중 어느 것도 다시 발견할 수 없었습니다.
우리는 이전에도 비슷한 상황에 처해 있었습니다. 2020년에 우리는 유해한 무선 간섭으로 판명된 신호를 감지했습니다. 우리는 이 8명의 새로운 후보를 모니터링하겠지만, 가장 가능성 있는 설명은 그들이 외계인이 아니라 무선 간섭의 특이한 징후였다는 것입니다.
안타깝게도 무선 간섭 문제는 사라지지 않습니다. 그러나 새로운 기술이 등장함에 따라 우리는 이에 대처할 수 있는 장비를 더 잘 갖추게 될 것입니다.
검색 범위 좁히기
우리 팀은 최근 남아프리카의 MeerKAT 망원경에 강력한 신호 프로세서를 배포했습니다. MeerKAT은 간섭계라는 기술을 사용하여 64개의 접시를 결합하여 단일 망원경처럼 작동합니다. 이 기술은 하늘에서 신호가 어디서 오는지 더 잘 찾아낼 수 있어 무선 간섭으로 인한 거짓 긍정을 대폭 줄일 수 있습니다.
천문학자들이 간섭으로 설명할 수 없는 기술 서명을 탐지할 수 있다면 인간이 은하계 내 기술의 유일한 창시자가 아니라는 점을 강력하게 시사할 것입니다. 이것은 상상할 수 있는 가장 심오한 발견 중 하나일 것입니다.
동시에, 우리가 아무것도 감지하지 못한다고 해서 반드시 우리가 주변에서 기술적으로 능력을 갖춘 유일한 “지능형” 종이라는 의미는 아닙니다. 감지되지 않는다는 것은 올바른 유형의 신호를 찾지 못했거나 망원경이 아직 먼 외계 행성에서 희미한 전송을 감지할 만큼 민감하지 않다는 것을 의미할 수도 있습니다.
캄브리아기 폭발적인 발견이 이루어지기 전에 민감도 임계값을 넘어야 할 수도 있습니다. 아니면, 우리가 정말 혼자라면, 여기 지구상의 삶의 독특한 아름다움과 취약성에 대해 생각해 보아야 합니다.
이 기사는 크리에이티브 커먼즈 라이센스에 따라 The Conversation 에서 재출판되었습니다. 원본 기사를 읽어보세요 .
이미지 출처: ESO/José Francisco Salgado
