İşte matematik kullanarak bir uzaylı mesajını çözmeye nasıl başlayabileceğimiz.

Uzaya gönderilen en ünlü mesajlardan biri, 1974’te Arecibo radyo teleskobu tarafından gönderilen 1.679 bitlik bir diziydi. Ama eğer ET bize böyle bir dizi gönderdiyse, biz Dünyalılar bunun kodunu çözmeye nasıl başlayabiliriz? Yeni bir matematiksel yaklaşım bir yol önerir.

Arecibo mesajını -diğer bilgilerin yanı sıra bir insanı, DNA çift sarmalını, güneş sistemini ve teleskobun kendisini tasvir eden bir çizim- yorumlamaya çalışan herkes için, öncelikle bunun bir görüntü olduğunu ve görüntü 23 piksel genişliğinde ve 73 piksel yüksekliğindeydi.

1974’te Dünya’dan ışınlanan Arecibo mesajı, 23 piksel genişliğinde ve 73 piksel yüksekliğinde bir görüntü oluşturan 1.679 bit olarak gönderildi (mesajın bölümlerini göstermek için buraya renk eklendi).Johannes Rössel/Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0) )

Radyo anteni sinyali gönderirken, sırasıyla bir ve sıfırı temsil eden iki farklı frekans arasında geçiş yaparak 1.679 biti kodladı. Bitleri farklı bir şekilde sıralarsanız – satır başına 23 pikselden daha fazla veya daha az yerleştirerek – görüntü rastgele bir karmaşa gibi görünür.

Uzaylılar bize bir mesaj gönderseydi benzer bir zorlukla karşılaşırdık. Boyutlarının sayısını ve büyüklüğünü nasıl bilebiliriz?

Arecibo bilim adamları, iletimde bir ipucu buldular: 23 ve 73 asal sayılardır – diğer zeki canlılar da asal sayıları ilginç bulursa tanıyabilecekleri bir şema. Ancak, San Francisco’daki Notion Labs’ta bilgisayar bilimcisi ve The Alien Communication Handbook’un yazarı Brian McConnell, uzaylı mesajlarının birçok biçimde gelebileceğini ve birçok boyutu olabileceğini söylüyor. Bir mesaj, her öğenin yalnızca bir değer değil, bir değerler listesi veya bir listeler listesi olduğu bir veritabanı olabilir. Fizik simülasyonu biçimindeki bir mesaj, uzay-zamandaki her nokta için bir dizi ölçüm içerebilir.

Cambridge Üniversitesi’nde bilgisayar bilimcisi ve Oxford Immune Algorithmics’in kurucusu Hector Zenil ve meslektaşları tarafından geliştirilen yeni kod çözme yöntemi, gelen bir mesaj olan bir dizi bit alır ve boyut sayısı ve boyutun olası her kombinasyonuna bakar. . Örneğin 100 bit, 1×100 veya 10×10 (iki boyut) veya 4x5x5 (üç boyut) veya 2x2x5x5 (dört boyut) vb. olabilir.

Daha sonra olası her konfigürasyonun düzenine iki şekilde bakar. Yerel düzenin bir ölçüsünü elde etmek için mesajı yamalara ayırır. Her yama için, araştırmacıların daha önce algoritmik uzayı keşfetmek için oluşturduğu trilyonlarca küçük bilgisayar programından oluşan bir kataloğu arar ve aynı yamayı kaç programın ürettiğini sayar. (Programların çıktıları önceden hesaplandı ve kaydedildi, bu da aramaları hızlandırdı.) Aynı yamayı ne kadar çok program oluşturursa, yamanın yerel düzen için puanı o kadar yüksek olur. Tüm yapılandırma için genel bir yerel sipariş puanı elde etmek için yama puanlarının ortalaması alınır. Araştırmacılar ayrıca, bir görüntü sıkıştırma algoritmasının bilgiyi kaybetmeden onu ne kadar küçültebileceğini görerek her bir olası yapılandırmanın genel düzenini de ölçüyor — matematiksel olarak, rastgelelik normal kalıplardan daha az sıkıştırılabilir. Araştırmacılar, yerel ve küresel puanları birleştirerek, her bir yapılandırmanın doğru olma olasılığının ne kadar yüksek olduğu konusunda bir fikir sahibi olurlar.

Arecibo bit dizisini 73 piksel genişliğinde ve 23 piksel yüksekliğinde bir görüntü halinde düzenlemek, amaçlanan görselleri karıştırır (renk eklendi). Ancak matematiksel bir yaklaşım mesajı hala ortaya çıkarabilir.Jarmo Kivekas/Wikimedia Commons

Ekip, yöntemi Arecibo mesajının boyutunun altı katına genişletilen bir sürümü üzerinde test etti, yani genişlik artık 138 pikseldi. Bir analizde, araştırmacılar bit dizisini, olası konfigürasyonların bir alt kümesi olan 0 ila 200 piksel arasında değişen görüntüler halinde düzenlediler. Her yapılandırma için x ekseninde görüntü genişliğini ve y ekseninde olasılık puanını grafiklendirirken, en belirgin olanı 138’de olmak üzere birkaç keskin artış vardı. Yöntem, birkaç başka görüntü de dahil olmak üzere bit olarak kodlanmış diğer mesajları ayrıştırırken benzer başarı gösterdi. bir ses dosyası ve 3-D MRI taraması.

Yeni yaklaşım, bir mesaj uzayda seyahat ederken ortaya çıkabilecek türden gürültüyü de kaldırabilir. Başka bir analizde, orijinal Arecibo mesajının 23 piksellik genişliği, bitlerin dörtte biri 1’den 0’a veya tersi çevrildiğinde bile göze çarpıyordu.

Zenil, “Bu kağıt oldukça heyecan verici, çünkü gösterdiğimiz şey, tamamen rastgele olmayan bir bilgi parçanız varsa, o zaman aslında amaçlandığı orijinal alanı kodluyor” diyor. Başka bir deyişle, mesaj size kendi geometrisini anlatır. Carl Sagan’ın bilim kurgu romanı Contact’ta ve buna dayanan filmde, karakterlerin uzaylılardan alınan bir mesajın üç boyutlu (özellikle bir video) olduğunu anlamak için çok zaman harcadığını belirtiyor. “Araçlarımıza sahipseniz, bu sorunu saniyeler içinde ve hiçbir insan müdahalesi olmadan çözersiniz.”

Uzaylılar bitler yerine sürekli bir sinyal gönderse bile, yöntemin onu sayısallaştırmak için doğru örnekleme frekansını bulmaya yardımcı olabileceğini söylüyor. Sadece denemek için daha fazla konfigürasyon eklerdi.

McConnell, henüz akran değerlendirmesinden geçmemiş olan teknik hakkında “Bu konuda sevdiğim şey, bir iletimi karakterize etmek için matematiksel olarak titiz bir yaklaşım olmasıdır” diyor. Dahası, “SETI topluluğundaki insanların çoğu” – dünya dışı zeka arayışına atıfta bulunarak – “sinyal algılamaya odaklanır. Bundan sonra ne olacağı konusunda fazla düşünme eğiliminde değiller.”

Dünya dışı zekaya nasıl mesaj gönderebileceğimizi araştıran kâr amacı gütmeyen bir kuruluş olan METI International’ın başkanı SETI araştırmacısı Douglas Vakoch, yeni yaklaşımın asal sayıları bir mesajı ayrıştırmada ikincil bir amaca hizmet etmesi için serbest bıraktığını belirtiyor. Vakoch, “Biçimi keşfetmek için bir rehber olmak yerine, artık kod çözücülerin doğru çözümü bulduğunu doğrulamak için kullanılabilirler,” diye yazdı Vakoch e-posta yoluyla.

(“Asal sayılar bir şekilde matematiksel anlamda çok özeldir,” diye belirtiyor Zenil, “çünkü doğal sayıların sıkıştırılmış bir versiyonu olarak düşünülebilirler.” Ancak, aralarından seçim yapabileceğiniz başka ilginç sayı türleri de vardır ve çoğu aşağıda listelenmiştir. Tamsayı Dizilerinin Çevrimiçi Ansiklopedisi.)

Elbette mesajı algılayıp biçimlendirebilsek bile yine de doğru yorumlamamız gerekir. Bir şekil uzaylı bir cismi, bir uzay aracını, bir denklemi veya bir lekeyi gösterebilir mi?

Zenil, yaklaşımın potansiyel karasal uygulamalara sahip olduğunu, örneğin hücreler arası sinyalleşmenin deşifre edilmesinde olduğunu belirtiyor. Ayrıca, gen düzenleyici ağlardaki önemli bileşenleri tanımlamak için kavramsal olarak benzer yöntemleri zaten kullandı – bir parçayı bozarsanız, tüm sistemi daha az anlaşılır hale getirir mi? Zenil, verileri açıklamak veya tahmin etmek için daha küçük algoritmik bileşenleri bir araya getiren bir algoritmanın (bu yeni yöntem bunu yapmanın yalnızca bir yolu) bir gün yapay genel zeka elde etmemize de yardımcı olabileceğini söylüyor. Bu tür otomatik yaklaşımlar, sinyal hakkındaki insan varsayımlarına bağlı değildir. Bu, bizimkinden farklı düşünebilecek zeka biçimlerini keşfetmenin kapısını açar.