科學現場調查：科學程序可探測外星人

　　計算機和互聯網的發明讓普通人類可以獲得遠超以往的信息量，甚至每個人都可以利用自己的計算機助力外星人研究。他們是怎麼做到的？SETI@home 是一項利用全球聯網的計算機共同搜尋地外文明（SETI）的科學實驗計劃，由美國著名高等學府加州大學伯克利分校創立，中心平台設立在伯克利空間科學實驗室（Space Sciences Laboratory, SSL）。

　　志願者可以通過運行一個免費程序下載並分析從射電望遠鏡傳來的數據來加入這個項目。《大西洋月刊》發表了題為“A Brief History of SETI@Home”的文章，科普了這一項目的簡史。

　　人類面朝黃土背朝天之餘，也不忘抬頭看看天空，那些星星的運動軌跡就是年歲的輪替，一年又一年裏，人類觀察天文而定曆法，依天文而春種秋收。西方人在海上靠星光與燈塔確定航向，中國人更是發展出自己獨特的農曆紀年。

　　當文藝復興時代來臨，“地心説”早已不能自圓其説，布魯諾為了更科學的“日心説”殞命於宗教壓迫的業火；開普勒在數學的幫助下，把行星的運動以科學的形式描述；以望遠鏡為媒，説出了行星運行軌道的奧秘，因而遭受宗教迫害……

　　迫害何其多，但一代代偉人們依然嚮往天空和宇宙，飛機、射電望遠鏡、宇宙飛船等發明讓人們更方便觀宇宙之無窮。人類作為目前為止唯一存在於世間的智慧生物，孤獨之餘，也在尋找外星文明。但深空那麼浩瀚，人們只能通過某些信號來判斷某個星球上是否生存着智慧生物，這些信號如此龐大，需要多人、多機器處理。

　　計算機和互聯網的發明讓普通人類可以獲得遠超以往的信息量，甚至每個人都可以利用自己的計算機助力外星人研究。他們是怎麼做到的？

　　1999年，互聯網已經滲透到了人們生活的方方面面，AOL， Compuserve， mp3.com和AltaVista等網站和服務在調制解調器一次次的脈衝中發送、接受信息，最終把整個世界的信息都呈現在小小的電腦屏幕上。互聯網的觸角抵達了千家萬户，一些科學家們認為來自銀河系的信息間隔是有序的，它們包含了銀河系本身。在這個千禧年來臨之際，加州大學的研究人員們發佈了一個全民科學程序——SETI@Home。

　　SETI@Home是這樣的一個程序：一般情況下，電腦用户在一段時間不使用電腦之後，電腦會進入屏幕保護程序，電腦屏幕可能出現的是彈跳的藝術字、漸漸充滿屏幕的三維金屬管道、到處飛行的Windows標誌，而安裝了SETI@Home的電腦則會在待機的時候顯示CPU用量以及一些數據分析，數據源自天文學家們對遙遠星球的觀測，包含可能的地外生命存在的證據。每台安裝了SETI@Home的電腦都會從這些數據中挖掘可疑信號，比如説一兩句外星人的“Hello”。任何聯網的人都有發現地外文明存在的可能。

　　研究人員於1999年5月推出SETI@Home，他們當時預測可能會有千餘人註冊。外界不看好這一程序，他們甚至認為沒人會加入。所有人都認為這一程序的前景黯淡，研究人員也就做出了一個稍顯可憐的決定：設置單獨的桌面程序，以此分發數據、回收分析。

　　但問題在於，人們對啥也不幹，只是點點鼠標，就能用他們的個人電腦找到外星人這個設定簡直不能更喜愛。研究人員就推出了SETI@Home這個程序，這個程序經過好幾百萬個用户一致註冊。毫不意外，單獨的桌面程序被擠爆了。SETI@Home出師未捷身先死，但幸運的是，當時還在的Sun Microsystems公司向研究方捐贈了電腦，為這一項目續了命。隨後的幾年裏，超過四百萬人使用了SETI@Home，他們一同形成了超強大的計算能力，甚至比過了2008年最先進的超級計算機。

　　但他們還是一無所獲。

　　SETI和SETI@Home的原型

　　SETI已是明日黃花，已入垂暮之年。它的歷史可以追溯到1960年，西弗吉尼亞州格林·班克有一台85英尺的射電望遠鏡，天文學家Frank Drake用它觀測兩顆類日星體，以確定它是否有智慧生命存在的跡象，即那些有規律的無線電信號，就好像我們廣播站的低頻廣播或者以特定方式重複的光點。自那時起，科學家和工程師們就用射電和光學望遠鏡探索更廣袤無際的太空，他們關注那些“窄帶”廣播、快速的砰砰聲、長長的嗡嗡聲、特殊圖案，它們都能夠從嘈雜的背景干擾音和恆星和超新星自有的信號當中被甄別出來。

　　SETI最難的部分在於，科學家們不知道外星人們生活在哪裏，或者外星文明是否願意跟我們交流。因此，他們不得不尋找一個能夠與其他星系溝通的紐帶。每個星系都以特殊的方式移動，所以，“我們唯一的辦法就是增加計算能力”，伯克利大學SETI的首席教授、SETI@Home的聯合創始人Dan Werthimer這樣説。

　　70年代，Werthimer的同事發佈了一個SETI項目——SERENDIP，他們的這一項目使用了項目大樓和隔壁大樓的計算機。某種程度上，這是SETI@Home等原型。數十年後，他們把目光轉到了超級計算機，隨後，他們把目光轉向了你的個人電腦。

　　讓我們拿大家的電腦分析數據吧

　　SETI@Home這個想法靈光乍現於西雅圖的一個雞尾酒會，在這個酒會上，計算機科學家David Gedye向朋友發問：如何提高公眾對科學的興趣？阿波羅計劃當年完成的壯舉，在今天能否用計算機來完成？Gedye暢想了“志願計算”的想法，人們自願將自己空閒時的電腦硬盤貢獻出來，就像人們把空閒的汽車租給Turo用一樣（但是SETI@Home非營利）。人們願意在什麼上出力呢？Gedye想到了《X檔案》、UFO以及三流小報的頭條，人們對此很有興趣。“雖然這個興趣存在誤導性，但人們還是對它感興趣”，Gedye在伯克利研究生院的諮詢人David Anderson如是説。無論誤導與否，這些令人感到有趣的興趣始終都會是有趣的。

　　但Gedye不熱衷於SETI，他熱衷的是電腦，因此他也不知道一款全民科學程序應當如何運作。他聯繫了天文學家Woody Sullivan，Sullivan在西雅圖的華盛頓大學工作，並把他引薦給了Werthimer，Gedye又拉來了Anderson，他們的征程就開始了。

　　Anderson當時幹這一行，每天晚上都投入地寫軟件，這個軟件可以從Arecibo射電望遠鏡中收集數據，把數據轉化為可挖掘的片段，然後把數據分發至每台電腦，從而運行分析程序，再反饋回伯克利。這可不是個簡單的事。

　　他們籌到了一些錢，行星協會貢獻了5萬，Paul Allen的公司給了1萬。儘管如此，大部分的工作都是無償的。出於必要性，他們僱傭了幾個操作系統的專家來處理Windows和Macintosh的屏幕保護程序。“研發一種適用於世界上所有電腦都適用的程序還是有難度的”，Anderson説。

　　1999年5月17日，他們形成規模，不久之後，他們突飛猛進。這個世界中的數百萬人類熱切地尋找另一個世界中的“非人類”。

　　新千年的一個早晨，團隊人員進入辦公室查詢記錄，以確定這個數百萬人的項目進行到了哪一步。在過去的24小時裏，志願者們實現了一台電腦需要一千年才能做到的事。“假如你是一個科學家，你靈光一現，但這個想法要花1000年，”Anderson説，“可能你立馬就不幹了。但我們做到了。”

　　自開始以來苦苦耕耘，他們第一次嚐到了勝利的滋味。“這真的是事關生存的戰鬥，”Anderson説，“我們確實沒有時間抬頭看看自己已經完成了何等壯舉。”

　　之後，當他們再一次抬起頭看，SETI@Home論壇上有了不一樣的東西，該項目的科學家、天文學家Eric Korpela説：“有人通過SETI@Home在一起了，這些都在一年之內發生。”

　　BOINC的誕生，自動匹配的高效分析

　　SETI的天文學家開始從其他大型射電望遠鏡中搜集更大量、更多元的數據，操作系統也漸漸升級，一些新型信號也被納入考量，比如過去處理器記錄的微弱但急促的脈搏一樣的信號。為了適應這些變化，他們需要頻繁升級軟件。但是他們不可能每幾個月就更新一次軟件版本，還指望人們都能夠下載最新版本的軟件。

　　Anderson希望創造一個自動更新程序來解決這一問題，這一軟件也兼容其他軟件，非SETI系軟件也能上傳更新程序，並從中獲得共享的計算能力。於是伯克利計算網絡開源基礎設施（BOINC）就這樣誕生了。

　　如今，人們可以在電腦空閒時使用BOINC用於瘧疾、癌症、艾滋病藥物的開發；也可以運算蛋白質摺疊過程，或是預測天氣；甚至通過該程序，人們也可以探索引力波，或是模擬心電活動，或是其他30個項目。感謝把這一程序移植到GPU的遊戲玩家，現在，人們可以在GPU上運行BOINC了，同樣，人們也可以在安卓設備上運行BOINC了。將近50萬用户目前用着這一軟件，使整個系統的運行速度達到了1.9億億次每秒，相當於地球上排名第三的超級計算機的運行速度。

　　1999年來，家用計算機的運行速度已經增長了100倍，在數據分發方面，伯克利的分發速度提高了10倍。他們把BOINC作為提高帶寬的一種選擇，應用到德克薩斯高級計算中心和nanoHUB中，他們也讓人們註冊成為志願者，告訴人們他們目前最重要的科研目標，在需要的時候，讓志願者的電腦自動地與程序匹配。就像科研版的OkCupid約會。BOINC和SETI@Home的運算能力就更上一層樓了。

　　我們一無所獲，還是暢想一下怎麼尬聊吧

　　但是，關鍵是電腦的運算能力太過強大，做了太多工作，以至於研究者們力有不逮。而且，數據庫中還有志願者們和電腦所沒有分析到的70億條可能的外星人信號，研究者們就面對着這些山一般的數據。

　　大多數都是人為干擾：短路電柵欄、機場雷達、XM衞星無線電或是微波爐打開了一秒。其他的干擾來自於隨機噪音，但是合起來就可能是一條有意義的信號。正如Anderson所説：“隨機噪音有這樣的一條特性，即無論你在找什麼，隨機噪音都有可能顯示出它的樣子。如果你生成隨機的字母，最終你會得到莎士比亞的完整作品。”還有某些干擾只是錯誤分類的自然信號。

　　Anderson還跟了Nebula項目，它會蒐集成萬上億的數據庫，消除干擾，選出最有可能的外星人信號。德國馬克·普朗克引力物理研究所的四千台電腦幫助Anderson縮小外星人信號的數據定位。一旦某些疑似外星人信號出現，軟件就會自動搜尋其他數據。它會在SETI@Home18年曆史記錄裏搜尋，從Arecibo射電望遠鏡和其他望遠鏡的記錄裏搜尋（“突破聽覺”項目以一億啓動資金尋找Vega星球，提供了其他望遠鏡）。那時信號也在那裏嗎？Korpela説：“我們有點兒希望外星人能夠像燈塔一樣發送持續的信號，這樣，每次射電望遠鏡經過這一塊太空時，我們就會接收到它。”

　　如果過去沒有這片太空的信號記錄，或是過去的信號顯示出這片太空可能有生命，研究者們就會要求望遠鏡再次觀測這一太空，要求SETI的同事們用他們管理的望遠鏡確認這一信號，它是否是某種持續的信號？是否是一個希望？是否是SETI和SETI@Home所長期以來秉持的那種希望：我們在茫茫宇宙中並不孤獨。

　　然而目前並沒有任何進展。Werthimer説：“我們一無所獲，我們也從來沒有那個機會讓大家震驚，我們從來沒有發現外星人。”

　　部分原因是SETI@Home正在搜尋廣帶信號，這些信號以極快的頻率擴張，就像DIRETV的光譜那樣。人類（廣義上來説，所有文明）可以把更多信息更有效率地寫入光譜中。如果目標是給他人傳播信息，而不是在宇宙浩瀚的歷史中寫下“我們在這兒”的信息，廣帶是最佳途徑。SETI的科學家們都是這麼想的：“我們一直在尋找有目的的、明確的信號，它是簡潔精確的。但是我們還沒有任何發現，這也許表明根本就沒有地外文明。地外文明通訊kennel只針對自己文明的成員，這種情況下，他們更像是在使用DIRECTV這樣的信號，而我們只可能從他們的通訊線路當中發現一點點泄露的信號。”

　　可能人類和電腦得去竊聽那些並非發送給我們的信號吧，就是那些外星人內部的交流信號，然後我們就對他們説：“呃，抱歉，並非有意打擾，但是，呃，我好像不由自主地聽了許多……”而因為SETI@Home和BOINC的存在，也許就是你的電腦開啓了上述尬聊。