¿Qué aspecto podrían tener las señales enviadas por los extraterrestres? Aunque no es fácil determinarlo, un grupo de investigadores ha recurrido al aprendizaje automático para intentar hacerse una idea. La herramienta podría ser toda una revolución para búsquedas futuras…
En busca de determinar el aspecto de las señales de extraterrestres
Durante más de 60 años, la comunidad científica ha estado buscando posibles señales de radio, que pudiesen haber sido enviadas por civilizaciones extraterrestres. Desde que comenzase ese camino, la tecnología ha avanzado considerablemente. Sin embargo, hay un punto que resulta obvio. Nunca se ha detectado una señal así, por lo que solo se puede suponer qué aspecto podrían tener las señales enviadas por extraterrestres. Como no hay un punto de partida claro, la búsqueda de vida extraterrestre inteligente realiza muchas suposiciones.
Al carecer de ejemplos conocidos, las cosas se vuelven más complicadas. Sin embargo, eso podría cambiar próximamente. Un grupo de investigadores ha desarrollado una herramienta de aprendizaje automático (machine learning, en inglés) que simula qué aspecto podría tener un mensaje enviado por una inteligencia extraterrestre. Recibe el nombre de Setigen, es una biblioteca de código abierto y podría revolucionar el campo de la búsqueda de vida extraterrestre inteligente. Desde los años 60, el método más común de búsqueda ha sido el de señales de radio.
Concretamente, señales de radio de origen artificial, que solo podrían atribuirse a civilizaciones extraterrestres. El primer experimento de este tipo fue el Proyecto Ozma (que tuvo lugar entre julio y abril de 1960) y que lideró el astrofísico Frank Drake. Es decir, el creador de la popular ecuación de Drake. Esa búsqueda se llevó a cabo desde el National Radio Astronomy Observatory en Green Bank (Virginia Occidental, Estados Unidos). Monitorizó las estrellas Épsilon Eridani y Tau Ceti en frecuencias de entre 400 Khz y 1,2 Ghz.
Búsquedas de señales de extraterrestres cada vez más amplias
Estas búsquedas se han expandido, desde entonces, para cubrir regiones del firmamento cada vez más grandes. También se ha ampliado el espectro de búsqueda y la variedad de señales. En un primer momento, se consideró que la mejor opción era buscar en la frecuencia del hidrógeno neutral. El motivo es simple. Esta emisión natural es abundante en la galaxia. Así que cualquier civilización inteligente sabría de su existencia y podría utilizar esa frecuencia para aumentar las posibilidades de ser detectados. Ahora, el panorama de búsqueda es muy diferente.
Es posible llevar a cabo búsquedas instantáneas en un rango de frecuencias enorme. La mejora de la capacidad de almacenamiento también implica poder recoger muchos más datos. Así que las observaciones son mucho más detalladas tanto en tiempo como rango de frecuencias. Además, se han llevado a cabo búsquedas en las estrellas cercanas, y en otras direcciones a lo largo de la Vía Láctea. Así se maximiza la exposición a posibles señales interesantes. Otro gran cambio ha sido la incorporación de algoritmos de aprendizaje automático.
Estos algoritmos han sido diseñados para encontrar transmisiones entre el ruido de fondo del universo y realizar correcciones de radiointerferencias. Los algoritmos empleados en la búsqueda de vida extraterrestre inteligente caen en dos categorías. Los que miden datos, en serie y tiempo, de voltaje, y los que miden datos, en tiempo y frecuencia, espectrográficos. Según cuentan los investigadores, los datos en crudo, recogidos por una antena de radio son mediciones de voltaje. Una onda de radio induce una corriente en la antena…
Convirtiendo los datos crudos en algo legible
Esa corriente es leída y registrada como voltaje. Un radiotelescopio es, en esencia, una antena amplificada por un plato parabólico para enfocar una mayor región de luz, permitiendo aumentar el brillo y la resolución. Resulta que la intensidad es proporcional al cuadrado del voltaje. Además, también es importante la intensidad como una función de la frecuencia y el tiempo. O lo que es lo mismo, el dónde y cuándo se ha producido una posible señal. Para obtener esos datos, se comienza con el uso de los algoritmos para los datos recogidos.
Se calcula la potencia de cada frecuencia observada. El 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. Es algo a lo que se denomina transformación de Fourier. Esto permite medir la intensidad de cada frecuencia a lo largo del período de recogida de datos. El principal algoritmo, utilizado en la búsqueda de señales extraterrestres inteligentes, es conocido como incoherent tree deDoppler. Desplaza el espectro de las ondas de radio registradas.
Así, puede corregir el desplazamiento de la frecuencia y mejora la proporción de señal y ruido de una señal. El programa de búsqueda más completo, al menos en la actualidad, es Breakthrough Listen. Utiliza una variante de este algoritmo, conocida como TurboSETI, que ha servido como pilar de muchas búsquedas de tecnofirmas (es decir, señales de uso de tecnología). Este método, según cuentan los investigadores, tiene algunas pegas. El algoritmo supone que una posible señal SETI es continúa, con un ciclo de trabajo alto (es decir, casi siempre está en marcha).
La búsqueda de señales extraterrestres parte de nuestra propia experiencia
La búsqueda de una señal sinusoidal es un buen primer paso. Para el ser humano, es relativamente fácil y barato, en cuanto a potencia, producir y transmitir este tipo de señales. ¿El inconveniente? TurboSETI está dirigida a buscar señales, en línea recta, que están siempre activas. Así que le puede costar mucho encontrar señales con un aspecto diferente. Cosas como señales que se emitan en pulsos, o que cubran un espectro amplio. Se están desarrollando más algoritmos para intentar detectar esas señales, pero no es simple.
Porque, como cuentan los investigadores, los algoritmos solo pueden ser tan efectivos como las suposiciones que se hagan sobre las señales que se quieren buscar. Para los investigadores que se dedican a la búsqueda de vida extraterrestre inteligente, el aprendizaje automático permite identificar transmisiones en crudo y clasificar diferentes tipos de señales. El inconveniente, en este caso, es que la comunidad astronómica no tiene un conjunto de datos de señales extraterrestres. Así que no es posible llevar a cabo el entrenamiento automático de una forma tradicional.
Por ello, los investigadores han desarrollado una librería, de código abierto, que permite producir observaciones de radio artificiales con sencillez. En definitiva, Setigen permite crear señales sintéticas (o artificiales) que imiten a las que podrían enviar las civilizaciones extraterrestres. Pueden usarse tanto en datos complemente artificiales, como añadirlos a observaciones reales, para tener un contexto más realista. De esta manera, es más fácil analizar la sensibilidad de los algoritmos existentes. También servirán como herramienta de entrenamiento.
Setigen permite intuir qué señales podrían usar los extraterrestres
Esta biblioteca puede resultar útil para proyectos como Breakthrough Listen. Los datos creados por Setigen pueden ser muy útiles para poner a prueba el código en que se esté trabajando, así como para desarrollar nuevos procedimientos. Están trabajando en la biblioteca constantemente, añadiendo soporte para otros tipos de señales. Con la llegada de telescopios de nueva generación, se espera poder llevar a cabo búsquedas mucho más complejas. Esto incluye a Breakthrough Listen, que incorporará los datos del radiotelescopio MeerKAT, de Sudáfrica.
Hay otros radiotelescopios en camino, como el Square Kilometre Array, que combinará datos de observatorios de Sudáfrica y Australia. A pesar de esto, sigue habiendo un factor que resulta muy limitante en la búsqueda de vida extraterrestre. Es el hecho de que nuestro marco de referencia es tremendamente limitado. La realidad es que, por ahora, la comunidad científica no tiene una idea clara sobre qué aspecto podría tener una señal enviada por civilizaciones extraterrestres. No en vano, no se ha visto ninguna señal de este tipo.
La dificultad de identificar una señal de civilizaciones extraterrestres
Así que es difícil distinguir señales de posibles tecnofirmas entre el ruido de fondo del universo. De ahí que se opte por los métodos más obvios. Cosas como buscar actividad tecnológica tal y como la conocemos. Al establecer parámetros basándonos en lo que es teóricamente posible, se puede reducir la búsqueda y aumentar la posibilidad de que, en algún momento, se termine descubriendo algo. La mejor solución en este sentido, cuestan los investigadores, está en una búsqueda llevada a cabo mediante aprendizaje automático.
Una búsqueda que no necesitaría supervisión alguna y que no necesite partir de muchas suposiciones. Se está trabajando en ese sentido. Setigen, por ejemplo, parte de la misma suposición. Aunque puede producir señales sintéticas, esas señales terminan teniendo un patrón. Dependen del aspecto que el usuario decida que deberían tener. Aunque ayudará a evaluar mejor los algoritmos ya existentes, y permitirá desarrollar nuevos métodos de búsqueda, los problemas de fondo no desaparecen. Lo mejor que se puede hacer, explican, es seguir buscando.
Sea como fuere, la búsqueda de vida más allá del Sistema Solar, y especialmente vida inteligente, es uno de los grandes desafíos de la astronomía moderna. Habrá que esperar una buena temporada para saber si realmente estamos solos en el universo. Eso, claro está, a menos que se detecte una señal artificial que, sin dejar lugar a dudas, pueda confirmarnos que no somos la única civilización del universo. Solo podemos esperar que trabajos como este sirvan para acercarnos a encontrar esa respuesta en un futuro no muy lejano…
Estudio
El estudio es B. Brzycki, A. Siemion, I. de Pater et al.; «Setigen: Simulating Radio Technosignatures for SETI». Puede ser consultado en arXiv, en este enlace.
Referencias: Universe Today
