只需要一台普通的个人电脑，几步相当简单的操作，我们就能立刻和全球各地的小伙伴们一起，携手踏上搜寻外星文明的征程。

撰文 | 金斯基

编辑 | 白书旭 金庄维

还记得前年开始火爆全球的精灵宝可梦GO（Pokémon Go）吗？在世界各地，都能看到大家拿着手机，在街头巷尾寻找宠物小精灵。然而这种全民动员搜寻的“盛况”早就在科学界有前例了，不过科学家们动员大家搜寻的可不是呆萌的小精灵，他们将目光对准了浩瀚宇宙，寻找的是外星文明存在的证据。该项目有个看起来非常普通的名字——地外文明搜寻计划（Search for Extraterrestrial Intelligence，SETI）。

而本文将要介绍的SETI@home项目则是SETI计划的一个衍生项目，这一项目利用大众个人计算机的闲置计算资源来处理SETI计划得到的数据，其规模之大，甚至于2005年入选了“史上最大规模的计算”这一项吉尼斯世界纪录。下面，就让我们一起看看SETI@home的前世今生吧！

“志愿计算”

时间回溯到上世纪七十年代，加州大学伯克利分校的首席SETI科学家Dan Werthimer和他同事所在的空间科学实验室启动了一个称为“搜寻来自近地外智慧生命群落的无线电波计划”（Search for Extraterrestrial Radio Emissions from Nearby Developed Intelligent Populations，SERENDIP）的项目，但是很快他们受到了阻碍，计算能力始终差强人意。这个项目先于SETI@Home，可谓是后者的平行研究，SERENDIP在更宽泛的频段内进行探测，但是其数据处理能力无法达到SETI@Home的强度。在接下来的十年中，实验团队尝试过超级计算机，最后，他们将目光转向了个人电脑。

SETI@Home的想法据说诞生于一次鸡尾酒会上，当时计算机科学家David Gedye跟朋友们在讨论如何激起公众对科学的兴趣。他的脑中萌生了“志愿计算”的念头，说服人们贡献出闲置的硬盘，集体搞个大项目。他想到了像X档案、UFO等之类能激起人们兴趣的东西。

Gedye随后联系了宇航员Woody Sullivan，后者当时在西雅图的华盛顿大学工作。他将Gedye介绍给了Werthimer，而Gedye又拉来了他在伯克利的研究生导师David Anderson。由此，SETI@home项目小队集结完毕。与此同时，团队也募集到了资金，其中包括来自行星协会和微软联合创始人 Paul Allen名下公司的资助。

就这样，1999年5月17日，SETI@home正式和公众见面了。一开始他们预计注册项目网站的也就千余人。然而，人们似乎非常喜爱这种不费力气、只要开着设计好的屏保程序就能分析天外信号、还说不定能发现外星人的设定。注册用户人数很快超过了一百万。在随后的几年内，超过四百万人参与到SETI@home中，众人团结贡献的计算力甚至超过了2008年最先进的超级计算机。

独一无二的屏保

那该如何参与这个大项目呢？简单极了！你只需要在官网（https://setiathome.berkeley.edu）注册账号，并在首页下载BOINC小程序，登陆后选择SETI@home项目，程序就会自行接受来自服务器的信号数据，开始进行分析计算。没有任何复杂的数学公式和令人费解的操作步骤：）

为了增添项目的趣味性，研究人员将整个计算过程以酷炫三维屏保的方式呈现在大家面前，下图就是最新的SETI@home breakthrough版本的屏保。

Youtube上有不少志愿者会将自己电脑的分析视频上传展示，时长从3小时到8小时不等，整个过程寂静无声。（图源：youtube）

整个工作区域分为三大部分，左半部分是主要区域，所展示的正是计算机的运算过程。个人收到的伯克利服务器发送的新数据单元往往混杂了各种类型的信号，而SETI@home项目感兴趣的信号仅仅是窄带宽信号，因为研究团队相信外星人应该通过这种类型的信号进行沟通，也许它们也听“广播”、看“视频”。因此程序会消除那些宽带信号，将所有其他窄带宽信号降低（或者提升）到同一“基线”上。SETI@home会搜索以下5种信号：

• 功率谱中的尖峰。

• 信号能力的高斯上升和下降，这种信号可能表示望远镜的主瓣掠过一个信号源。

• 三连波信号

• 窄带脉冲信号，代表着可能在窄带上的数字信号。

• 自相关函数检测到的信号波形

工作区的右半部分上下一分为二，上半部分显示数据信号的基本信息，包括数据来源、时间和频率，而下半部分则是用户的注册信息：昵称，完成数量以及积分。

最下面的动态柱形图则是频率-时间-功率的三维图，也就是计算机进行的快速傅里叶变换运算。为了增加柱形图的美观度，研究团队特意加上了彩虹色，让整个界面看上去高端又赏心悦目。

在官网上，研究人员还非常温馨地提示各位志愿者，在这个屏保图中可能看不到真正的外星信号，因为它淹没于各种宇宙自然噪声中。所以，“如果你看到了些什么奇怪的东西，请不要过度兴奋，这有可能是某个强大的射电源，或者是飞掠过我们头顶的卫星。”通常情况下，平均每3到6个月，望远镜会扫过天空的同一片区域，因此项目成员有机会再次检查同样的强烈信号。

令人激动的成果

SETI@home是一个分布式计算项目。通俗来说，就是若干计算机通过互联网接受到小块的数据，各自进行计算，然后将计算结果上传，经过统一合并得出最终结论，由此共同配合完成一个共同的项目。SETI@home项目的数据基数超过千万位数，大部分志愿者集中在欧美国家。目前在官网上注册的中国大陆志愿者不到两千人，很有开发潜力。

志愿者们分析的无线电信号来自全世界三家天文台。他们分别是美国弗吉尼亚州的绿岸天文望远镜（Green Bank Telescope），波多黎各的阿雷西博射电望远镜（Arecibo Radio Telescope）和欧洲的低频阵列望远镜（Low-Frequency Array，LOFAR）。其中，阿雷西博射电望远镜是全球第二大的射电望远镜。

上图分别显示了伯克利发送给志愿者的数据（黄点）和接收到的数据（蓝点）以及三大数据来源。（图源：setiathome.berkeley.edu）

阿雷西博射电望远镜是一个直径为305米的一个碟形天线。碟形天线可以反射并将天空中微弱的信号集中在悬在正上方目目子王150米的接收天线上。由于碟形天线是固定的，无法转动，所以接受天线被装在一条弓形的轨道上，这样它们可以“观察”在他们顶点（正上方）40度范围内的目标。

图中浅灰色标出的区域是阿雷西博射电望远镜能看到的天空范围，这也就是我们的寻宝图。（图源：setiathome.berkeley.edu）

那么大家的分析成果如何？时至今日，SETI@home集结全球之力，确定了天空中的几个候选目标做进一步分析，其中最重要的候选信号是公布于 2004年9月1日、命名为SHGb02+14a的射电源。这个信号总共被观察到三次，信号的频率为1420兆赫兹，信号源似乎来自双鱼座和白羊座之间天空的某一处。前两次分别是不同的用户在不同情况下看到，而其他人的计算也证实了这个信号，第三次则由SETI@home研究人员亲自观察到。

对于这个神秘信号，当时媒体积极地将其与外星人向地球人发送信号联系在一起。但是也有不少科学家质疑这可能只是自然现象。同时，SETI@home的科学家们也持谨慎态度，项目工程主任David Anderson就表示：“这不太可能是真的，但我们以后肯定还会接收到这种信号。”无论如何，SHGb02+14a信号的出现称得上是迄今为止SETI计划最令人激动的成果。

面临的困境

尽管志愿者们积极贡献着自家的计算能力，但SETI@home项目仍然面临种种问题。

2016年，阿雷西博天文台曾经因一度资金短缺而面临缩减科研项目甚至完全关闭的窘境。然而到了2018年，事件有了转机，佛罗里达中央大学领导的一个小组将接管国家科学基金对天文台望远镜的管理和运作。这对SETI@home来说无疑算是个好消息。

另外，中国的“天眼”五百米口径球面射电望远镜（Five hundred meter Aperture Spherical Telescope，FAST）作为全球最大的射电望远镜，未来是否会参与到这一国际合作项目中，也让人充满期待。

此外，作为一个公益性的公共科学项目，SETI@home目前没有政府资金资助，因此也必然遇到公益项目常见的问题——资金短缺。加州大学伯克利分校空间科学实验室虽然通过各种途径尽量减少预算，但是资金仍然有限，项目官网上也开设专门的页面，呼吁捐款。SETI@home项目的主管曾说过：“我们在用最微薄的资金从事人类最伟大的事业”。所以支持外星文明搜寻项目的志愿者们，除了贡献自家的计算能力之外，也可以给他们捐款，帮助项目继续运营下去。

在这个计算机和互联网高速发展的时代，科学已经不仅限于大学和研究机构实验室，我们普通人也能有幸参与一些科学研究项目。今天介绍的SETI@home就是一个非常有意义的项目，只需要一台普通的个人电脑，几步相当简单的操作，我们就能立刻和全球各地的小伙伴们一起，携手踏上搜寻外星文明的征程。正所谓运筹于电脑之中，探索于光年之外。也许不远未来的某一天，你会在你家里的个人电脑上发现外星友人发来的问候信号，并且由此开启一场星际对（gà）话（líao）〜 想想是不是还有些小激动？

点击“阅读原文”，开启外星文明搜寻之旅

参考资料

[1] https://setiathome.berkeley.edu/

[2] http://www.setileague.org/index.html

[3] https://www.equn.com/wiki/BOINC

[4] https://fr-fr.facebook.com/SETIhome-16063264533/

[5] https://computer.howstuffworks.com/question204.htm

[6] https://www.equn.com/forum/thread-17651-1-1.html

[7] https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/05/aliens-on-your-packard-bell/527445/

[8] https://36kr.com/p/5080783.html

[9] https://en.wikipedia.org/wiki/SETI@home

[10] https://en.wikipedia.org/wiki/Arecibo_Observatory

[11] https://www.newscientist.com/article/dn6341-mysterious-signals-from-light-years-away/

文章头图及封面图片来源：Hafidh Satyanto on Unsplash