如何用你的电脑寻找外星人？方法就在这里！

科普中国-科普融合创作 2017-02-17

　　出品：科普中国

　　制作：房庚雨

　　监制：中国科学院计算机网络信息中心

　　图一电影《超时空接触》剧照，女主角Ellie是一名从事SETI项目的科学家

　　“我们在宇宙中真的是孤独的吗？”在浩瀚的星空下，相信每一个人都会产生这样的疑问。当然过不了几秒，这个问题就会被抛在脑后，毕竟“外星人”在大多数人眼里仍然是科幻的近义词。但是在学术界，还真有一群科学家，他们顶着巨大的争议，采用科学的手段，开展细致的研究，年复一年地搜寻着宇宙中智能生命存在的迹象。而对于每一个普通人来说，只要你拥有电脑，就可以参与到这项研究中来。

　　幻想与科学的边界

　　图二十九世纪流行的“火星运河”，事实证明它是错觉与想象结合的产物

　　SETI是“搜寻地外智能生命” （search for extraterrestrial intelligence）的缩写，它泛指所有的搜索地外文明的科学计划。SETI的历史可以追溯到十九世纪末期，那时候“火星人”是一个非常热门的话题。1896年，著名的科学家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）声称，通过改造他的无线供电系统，可以和火星上的生命进行沟通。1899年，他开展了相关的实验，但是并没有获得被学界认可的成果。对火星的热情一直延续到了20世纪初。1924年，美国甚至开展了“国家无线电静默日”（National Radio Silence Day）以便进行对火星的监听，当然结果一无所获。

　x　　“火星热”并没有持续很久，随之而来的是射电天文学的不断进步。1959年，康奈尔大学的物理学家朱赛皮·可可尼（Giuseppi Cocconi）和菲利普·莫里森（Philip Morrison）在《自然》杂志上共同发表论文，首次指出了利用无线电进行星际通讯的可能性。次年，射电天文学家佛兰克·德拉克（Frank Drake）开展了“奥兹玛计划” （Project Ozma）。这是人类首次尝试使用射电望远镜接收地外智能生命的信号。他们选择在中性氢21厘米波长上对鲸鱼座τ星，波江座ε星进行监听，这是离地球最近的类似太阳的恒星。虽然最后并没有获得地外智能生命的信号，但是他们的工作成为了此后SETI项目的雏形。

　　图三奥兹玛计划使用的射电望远镜，位于美国西佛吉尼亚州的“绿岸”地区www.seti-inst.edu

　　起伏不定的命运

　　奥兹玛计划的实施，引起了主流学术界对于SETI的关注。1960年美国科学院在绿岸（Green Band）地区召开了相关的学术会议。随后一些学术机构开展了Opza、Ozma II等SETI计划。其中最有名的是1973年至1998年之间，俄亥俄州立大学使用“大耳朵”（Big ear）射电望远镜进行的观测。这不仅因为它是史上第一个长时间的SETI计划，更重要的是“大耳朵”在1977年发现了著名的“Wow！”信号。

　　图四发现这个信号的志愿者十分激动，随手在记录的旁边写上了一个“Wow！”，从此它就被人成为“Wow！”信号。http://www.bigear.org/Wow30th/wow30th.html

　　“Wow！”是一个非常强的信号，它随着时间逐渐增强，到达波峰后又开始减弱消失。整个持续的时间为37妙，而这正是“大耳朵”对一个观测目标的扫描时间。因此基本上可以断定“Wow！”并不是来自地面的干扰。至于它是否和地外的智能生命有关，还需要进一步验证，可惜的是人们再也没有接收到同样的信号。

　　图五口径达到305m的阿雷西博望远镜

　　上个世纪七十年代，NASA开始关注SETI项目，这无疑对SETI的发展起到了巨大的推动作用。 1992年，在NASA的资助下开展了两个SETI项目，其中一个是使用当时世界上口径最大的射电望远镜——阿雷西博（Arecibo）进行观测。

　　但是从诞生之日起，SETI就没有摆脱过人们对它的质疑。毕竟“花纳税人的钱去找E.T.”听起来实在是太荒唐了。仅仅一年后，NASA就迫于联邦政府的压力停止了项目。幸而先前的投入并没有白费，SETI研究所、行星协会等民间组织先后建立。他们接手了NASA的研究成果，并在此基础上发展出了新一代的SETI项目，包括凤凰计划（Project Phoenix）、BETA计划、SERENDIP计划等。目前SETI项目正在获得越来越多的来自社会的支持，正在开展的艾伦望远镜阵（ATA）、突破聆听计划（Breakthrough Listen）都是直接受到私人捐助而建成的。

　　SETI，期待你的加入

　　随着技术手段的进步和SETI计划规模的扩大，庞大的数据量逐渐成为一个问题。最初的“大耳朵”射电望远镜只能同时扫描50个通道，而1992年JPL所使用的望远镜就已经可以同时对320MHz的带宽进行扫描，并把他们分解成1600万个通道。要在这茫茫的信号中寻找智能的痕迹堪比大海捞针，势必会产生可怕的运算量。只有超级计算机才可以处理这个级别的数据，但是对于SETI这样“非主流”的项目，申请使用时间又谈何容易。

　　图六 SETI@home的Logo

　　好在个人电脑的计算能力也随着技术不断进步，对于一般人的使用来说已经是绰绰有余的了。1992年，两位伯克利大学的学者大卫·安德森（David Anderson）和丹·沃西默（Dan Werthimer）提出，可以利用个人电脑的空余时间来解决SETI的运算问题，这就是著名的SETI@home。

　　该项目运用的是分布式计算技术，简单的来说，就是先将射电望远镜的观测数据切分成一个个数据包，然后将它们分发到安装相应客户端的电脑上，使用电脑的空闲时间进行计算。数据信息和分析会以屏幕保护的形式显示出来，而计算的结果会被反馈到数据的发出者手里。

　　SETI@home的效果是超过设计者的预期的，在上线的第一年就吸引了两百多万来自全球的参与者。2013年，SETI的浮点运算速度达到了668万亿次每秒，相当于当时运算速度最快的超级计算机天河2号的1/50。SETI@home的成功同样证实了分布式计算的可行性。2003年，伯克利大学开始启用BOINC（Berkeley Open Infrastructure for Network Computing）平台。除了SETI之外，这个平台还包含数学、医学、物理学、天文学等各个方面的项目，参与者可以根据自己的兴趣进行选择。

　　SETI@home的安装方法

　　目前中文网络上已经有很多关于SETI@home的安装攻略了，本文仅介绍一个比较简单的方法。如果你在安装和运行软件中遇到问题，可以访问“中国分布式计算总站”等网站寻求帮助。此外，SETI@home的原始数据也是开放的，可供具有大数据、机器学习等相关研究背景的人直接使用。

　　1、打开BOINC官网https://boinc.berkeley.edu/，找到下载选项，将安装文件下载到电脑上。

　　图七 BOINC官网首页

　　2、开始安装软件，选择SETI项目。

　　图八

　　3、填写个人信息，创建账号。系统会根据你的贡献计算积分，并建立全球的排行榜。

　　图九

　　4、运行程序，在为SETI做出贡献的同时，拥有一款最炫酷的屏保。

　　图十 SETI@home屏幕保护效果截图

　　*图八到十来自http://seti.berkely.edu/

　　结语

　　严谨是科学的基础，也是伪科学的照妖镜。SETI学会的创立者之一卡尔·萨根一生致力于推进天文生物学研究，但同时也与那些UFO的狂热信徒展开论战。寻找地外生命并不只存在于科幻作品之中，相反这是一个严肃的科学话题。在质疑声中，无数人的努力与付出使得SETI走到了今天。但是究竟有没有地外生命？有的话他们发展出了何种智能？他们会不会使用无线电？我们或许永远也得不到答案。唯一确定的是，如果我们放弃寻找，就一定得不到答案。

　　参考资料：

　　http://setiathome.berkeley.edu/ SETI@home官方网站

　　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/ 中国分布式计算总站

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

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