如何用你的電腦尋找外星人？方法就在這裡！

出品：科普

製作：房庚雨

監製：科學院計算機網路信息中心

圖一 電影《超時空接觸》劇照，女主角Ellie是一名從事SETI項目的科學家

「我們在宇宙中真的是孤獨的嗎？」在浩瀚的星空下，相信每一個人都會產生這樣的疑問。當然過不了幾秒，這個問題就會被拋在腦後，畢竟「外星人」在大多數人眼裡仍然是科幻的近義詞。但是在學術界，還真有一群科學家，他們頂著巨大的爭議，採用科學的手段，開展細緻的研究，年復一年地搜尋著宇宙中智能生命存在的跡象。而對於每一個普通人來說，只要你擁有電腦，就可以參與到這項研究中來。

幻想與科學的邊界

圖二 十九世紀流行的「火星運河」，事實證明它是錯覺與想象結合的產物

http://www.popularmechanics.com/space/moon-mars/a17529/a-short-history-of-martian-canals-and-mars-fever/

SETI是「搜尋地外智能生命」 （search for extraterrestrial intelligence）的縮寫，它泛指所有的搜索地外文明的科學計劃。SETI的歷史可以追溯到十九世紀末期，那時候「火星人」是一個非常熱門的話題。1896年，著名的科學家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）聲稱，通過改造他的無線供電系統，可以和火星上的生命進行溝通。1899年，他開展了相關的實驗，但是並沒有獲得被學界認可的成果。對火星的熱情一直延續到了20世紀初。1924年，美國甚至開展了「國家無線電靜默日」（National Radio Silence Day）以便進行對火星的監聽，當然結果一無所獲。

一篇論文開啟的時代

「火星熱」並沒有持續很久，隨之而來的是射電天文學的不斷進步。1959年，康奈爾大學的物理學家朱賽皮·可可尼（Giuseppi Cocconi）和菲利普·莫里森（Philip Morrison）在《自然》雜誌上共同發表論文，首次指出了利用無線電進行星際通訊的可能性。次年，射電天文學家佛蘭克·德拉克（Frank Drake）開展了「奧茲瑪計劃」 （Project Ozma）。這是人類首次嘗試使用射電望遠鏡接收地外智能生命的信號。他們選擇在中性氫21厘米波長上對鯨魚座τ星，波江座ε星進行監聽，這是離地球最近的類似太陽的恆星。雖然最後並沒有獲得地外智能生命的信號，但是他們的工作成為了此後SETI項目的雛形。

圖三 奧茲瑪計劃使用的射電望遠鏡，位於美國西佛吉尼亞州的「綠岸」地區www.seti-inst.edu

起伏不定的命運

奧茲瑪計劃的實施，引起了主流學術界對於SETI的關注。1960年美國科學院在綠岸（Green Band）地區召開了相關的學術會議。隨後一些學術機構開展了Opza、Ozma II等SETI計劃。其中最有名的是1973年至1998年之間，俄亥俄州立大學使用「大耳朵」（Big ear）射電望遠鏡進行的觀測。這不僅因為它是史上第一個長時間的SETI計劃，更重要的是「大耳朵」在1977年發現了著名的「Wow！」信號。

圖四 發現這個信號的志願者十分激動，隨手在記錄的旁邊寫上了一個「Wow！」，從此它就被人成為「Wow！」信號。http://www.bigear.org/Wow30th/wow30th.html

「Wow！」是一個非常強的信號，它隨著時間逐漸增強，到達波峰后又開始減弱消失。整個持續的時間為37妙，而這正是「大耳朵」對一個觀測目標的掃描時間。因此基本上可以斷定「Wow！」並不是來自地面的干擾。至於它是否和地外的智能生命有關，還需要進一步驗證，可惜的是人們再也沒有接收到同樣的信號。

圖五 口徑達到305m的阿雷西博望遠鏡

上個世紀七十年代，NASA開始關注SETI項目，這無疑對SETI的發展起到了巨大的推動作用。 1992年，在NASA的資助下開展了兩個SETI項目，其中一個是使用當時世界上口徑最大的射電望遠鏡——阿雷西博（Arecibo）進行觀測。

但是從誕生之日起，SETI就沒有擺脫過人們對它的質疑。畢竟「花納稅人的錢去找E.T.」聽起來實在是太荒唐了。僅僅一年後，NASA就迫於聯邦政府的壓力停止了項目。幸而先前的投入並沒有白費，SETI研究所、行星協會等民間組織先後建立。他們接手了NASA的研究成果，並在此基礎上發展出了新一代的SETI項目，包括鳳凰計劃（Project Phoenix）、BETA計劃、SERENDIP計劃等。目前SETI項目正在獲得越來越多的來自社會的支持，正在開展的艾倫望遠鏡陣（ATA）、突破聆聽計劃（Breakthrough Listen）都是直接受到私人捐助而建成的。

SETI，期待你的加入

隨著技術手段的進步和SETI計劃規模的擴大，龐大的數據量逐漸成為一個問題。最初的「大耳朵」射電望遠鏡只能同時掃描50個通道，而1992年JPL所使用的望遠鏡就已經可以同時對320MHz的帶寬進行掃描，並把他們分解成1600萬個通道。要在這茫茫的信號中尋找智能的痕迹堪比大海撈針，勢必會產生可怕的運算量。只有超級計算機才可以處理這個級別的數據，但是對於SETI這樣「非主流」的項目，申請使用時間又談何容易。

圖六 SETI@home的Logo

好在個人電腦的計算能力也隨著技術不斷進步，對於一般人的使用來說已經是綽綽有餘的了。1992年，兩位伯克利大學的學者大衛·安德森（David Anderson）和丹·沃西默（Dan Werthimer）提出，可以利用個人電腦的空餘時間來解決SETI的運算問題，這就是著名的SETI@home。

該項目運用的是分散式計算技術，簡單的來說，就是先將射電望遠鏡的觀測數據切分成一個個數據包，然後將它們分發到安裝相應客戶端的電腦上，使用電腦的空閑時間進行計算。數據信息和分析會以屏幕保護的形式顯示出來，而計算的結果會被反饋到數據的發出者手裡。

SETI@home的效果是超過設計者的預期的，在上線的第一年就吸引了兩百多萬來自全球的參與者。2013年，SETI的浮點運算速度達到了668萬億次每秒，相當於當時運算速度最快的超級計算機天河2號的1/50。SETI@home的成功同樣證實了分散式計算的可行性。2003年，伯克利大學開始啟用BOINC（Berkeley Open Infrastructure for Network Computing）平台。除了SETI之外，這個平台還包含數學、醫學、物理學、天文學等各個方面的項目，參與者可以根據自己的興趣進行選擇。

SETI@home的安裝方法

目前中文網路上已經有很多關於SETI@home的安裝攻略了，本文僅介紹一個比較簡單的方法。如果你在安裝和運行軟體中遇到問題，可以訪問「分散式計算總站」等網站尋求幫助。此外，SETI@home的原始數據也是開放的，可供具有大數據、機器學習等相關研究背景的人直接使用。

1、打開BOINC官網https://boinc.berkeley.edu/，找到下載選項，將安裝文件下載到電腦上。

圖七 BOINC官網首頁

2、開始安裝軟體，選擇SETI項目。

圖八

3、填寫個人信息，創建賬號。系統會根據你的貢獻計算積分，並建立全球的排行榜。

圖九

4、運行程序，在為SETI做出貢獻的同時，擁有一款最炫酷的屏保。

圖十 SETI@home屏幕保護效果截圖

*圖八到十來自http://seti.berkely.edu/

結語

嚴謹是科學的基礎，也是偽科學的照妖鏡。SETI學會的創立者之一卡爾·薩根一生致力於推進天文生物學研究，但同時也與那些UFO的狂熱信徒展開論戰。尋找地外生命並不只存在於科幻作品之中，相反這是一個嚴肅的科學話題。在質疑聲中，無數人的努力與付出使得SETI走到了今天。但是究竟有沒有地外生命？有的話他們發展出了何種智能？他們會不會使用無線電？我們或許永遠也得不到答案。唯一確定的是，如果我們放棄尋找，就一定得不到答案。

參考資料：

http://setiathome.berkeley.edu/ SETI@home官方網站

http://www.seti.org/ SETI Institute

http://apod.nasa.gov/ Astronomy Picture of the Day

https://en.wikipedia.org/wiki/Search_for_extraterrestrial_intelligence#cite_note-9 Search for extraterrestrial intelligence

http://www.equn.com/ 分散式計算總站

http://www.planetary.org/explore/projects/seti/seti-at-home.html

SETI@home Millions together, searching for a signal from the stars

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