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(Bildnachweis: Haitong Yu/Getty Images)

Im Juli trafen sich einige der weltweit führenden Astronomen und Planetenforscher, die sich auf die Suche nach technologischer Intelligenz in anderen Teilen des Kosmos spezialisiert haben, an der Physikabteilung der Universität Oxford, um ihre Arbeit zu diskutieren.

Sie nahmen an der diesjährigen Jahreskonferenz Breakthrough Discuss teil – einem Treffen der Geister, bei dem es darum ging, wie künstliche Intelligenz, Astrobiologie und Weltraummissionen eines Tages unser Verständnis von Leben und der Beziehung der Menschheit zum Kosmos neu definieren könnten.

„Dies war das erste Mal, dass die Breakthrough Discuss-Konferenz außerhalb der USA stattfand. Das zeigt, dass die Technosignatur-Wissenschaft an den Universitäten immer mehr Akzeptanz findet. Sie ist jetzt ein Teil der Mainstream-Astrophysik“, sagte Vishal Gajjar, Forscher auf der Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) und Projektwissenschaftler für die internationale Zusammenarbeit von Breakthrough Listen, gegenüber kosmischeweiten.de.

Die Konferenz steht in Verbindung mit anderen „Breakthrough“-Initiativen, darunter das Breakthrough Listen Project, ein 100-Millionen-Dollar-Programm, bei dem einige der fortschrittlichsten Teleskope der Welt eingesetzt werden, um etwa eine Million nahe gelegene Sternensysteme nach Anzeichen für technologisch fortgeschrittene Zivilisationen zu durchsuchen. Eine andere Initiative, Breakthrough Watch, zielt darauf ab, eine Reihe erdgroßer Gesteinsplaneten im Umkreis von 20 Lichtjahren um die Erde zu charakterisieren, um das gleiche Ziel zu erreichen: Leben jenseits unserer Welt zu finden. Die Discuss-Konferenz bietet Forschern, die in verschiedenen Bereichen der Astrobiologie arbeiten, eine Plattform, um ihre Arbeit zu vergleichen und zu diskutieren und um über die Zukunft dieses spannenden Gebiets zu spekulieren.

Das Hauptthema der diesjährigen Konferenz war die Frage, wie Werkzeuge der künstlichen Intelligenz dabei helfen können, riesige Datensätze zu durchforsten, die von Teleskopen und anderen Observatorien erzeugt werden, um Hinweise darauf zu finden, dass wir nicht allein im Universum sind.

Wissenschaftler des SETI-Instituts (Search for Extraterrestrial Intelligence) – einer Organisation, die sich mit der Suche nach außerirdischem Leben befasst – mussten in der Vergangenheit entscheiden, wo sie nach Signalen suchen wollten und welche Art von Signalen sie überhaupt suchen wollten. Wie würde eine technologisch hinreichend fortgeschrittene Zivilisation ihre Anwesenheit jemandem mitteilen, der da draußen lauscht? Wie würden wir derartige Botschaften orten? Die Antworten auf diese Fragen – Antworten, die den Ausgangspunkt für jede Suche nach fortgeschrittenem außerirdischem Leben bilden würden – sind bisher bestenfalls Vermutungen.

Aber vielleicht muss das in Zukunft nicht mehr der Fall sein.

Neue Entwicklungen in der künstlichen Intelligenz und verbesserte Beobachtungsmöglichkeiten bedeuten, dass enorme Datenmengen in Rekordgeschwindigkeit erfasst und gesichtet werden können. Und diese Fortschritte könnten vielleicht einige der derzeitigen Einschränkungen bei der Durchführung der SETI-Suche beseitigen. Anstatt mit Beobachtungen im Dunkeln zu tappen, könnte es nun darum gehen, auf etwas Unerwartetes zu warten.

Das Allen Telescope Array in Nordkalifornien ist für astronomische Beobachtungen und die gleichzeitige Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) bestimmt (Bildnachweis: Seth Shostak/SETI Institute)

Wo soll man suchen?

Welchen Teil des Himmels sollte man bei einer typischen Suche nach technologischen Signaturen (oder Technosignaturen) im Auge behalten?

Diese Frage haben die SETI-Forscher zu beantworten versucht, denn da Zeit und Ressourcen begrenzt sind, wenn es um den Zugang zu großen und teuren Teleskopen geht, wollen die Forscher sich selbst die beste Chance geben, etwas potenziell Interessantes zu entdecken.

Großenteils dank finanzieller Unterstützung sowie neuer Observatorien, die Daten von großen Bereichen des Himmels gleichzeitig erfassen, überwinden die SETI-Forscher einige dieser Einschränkungen, wenn es um das „Wo“ in dieser Gleichung geht.

„Wir untersuchen fast eine Million nahe gelegener Sterne, die von der Gaia-Mission identifiziert wurden“, so Gajjar gegenüber kosmischeweiten.de.

Gaia wurde 2013 gestartet und ist ein weltraumgestütztes Teleskop, das einen Katalog von über einer Milliarde Sternen in der Milchstraße erstellt. Anhand dieses Katalogs haben die SETI-Forscher eine Million nahe gelegene Sterne unterschiedlicher Größe und Leuchtkraft identifiziert, die sie mit einigen der leistungsstärksten bodengestützten Radio- und optischen Teleskope der Welt, darunter das Green Bank Telescope, das Parkes Observatory und das MeerKAT Array, im Auge behalten.

Die Wissenschaftler beschränken sich aber nicht nur auf Sterne. Es ist möglich, dass eine Technosignatur aus dem leeren Raum kommt – von einem Objekt, das kein Stern oder Planet ist, sondern eher etwas wie ein Raumschiff oder eine Sonde, die ein Signal aussenden könnte. „Wir betrachten auch die gesamte galaktische Ebene der Milchstraße und das galaktische Zentrum, wo es die höchste Konzentration von Sternen gibt“, sagt Gajjar.

Aber neue Technologien können auch neue Probleme schaffen.

Wenn wir mit einer so großen Anzahl von Zielen suchen und daher eine so große Menge an Daten sammeln, ist es unvermeidlich, dass wir mit unserer eigenen Technologie eine große Anzahl von falsch-positiven Entdeckungen machen werden. Was zum Beispiel elektromagnetische Wellen betrifft, so erzeugt die menschliche Technologie ständig Signale (Telefontürme, Flugzeuge und Drohnen, um nur einige zu nennen), und diese lokalen Interferenzen werden auch von den Mechanismen der Wissenschaftler zur Erkennung von Technosignaturen erfasst. So wird es zu einer echten Herausforderung, unsere eigenen Signale von denen einer möglichen außerirdischen Quelle zu trennen.

Gajjar erklärt, dass es den Forschern gelungen ist, Modelle der künstlichen Intelligenz auf den bisher gesammelten Rohdaten (die voller lokaler Falschmeldungen sind) zu trainieren, so dass das Modell diese Signale effektiv eliminieren kann und die Menge des „Rauschens“ reduziert, durch das die Forscher gehen müssen, um interessante Signale zu finden. „Mit KI konnten wir 99,8 % unserer eigenen Signale entfernen“, so Gajjar.

Worauf ist zu achten?

Die Entscheidung, wie eine „typische“ Technosignatur aussehen sollte, ist schwierig, da wir als Menschen davon ausgehen, dass eine andere technologisch fortgeschrittene Zivilisation ein Signal mit Merkmalen erzeugen würde, die wir verwenden, um auf unsere eigene Existenz hinzuweisen. Zum Beispiel eine Sonde wie Voyager 1 oder die Aussendung von Radiowellen ins All.

Wir sollten jedoch von unserer anthropozentrischen Denkweise wegkommen. „Bislang haben wir nur eine begrenzte Vorstellung davon, wie diese technologischen Signaturen aussehen könnten“, so Gajjar.

Es gibt aber immer noch legitime wissenschaftliche Gründe, warum Wissenschaftler glauben, dass ein Signal bestimmte Merkmale aufweisen sollte. „Unser Hauptargument hat mit Energie zu tun“, sagt Gajjar. Wenn eine Zivilisation beispielsweise ein „Leuchtfeuer“ schaffen wollte, um ihre Anwesenheit zu verkünden, wäre es sinnvoll, ein Signal zu schaffen, das auffällt, aber nicht extrem viel Energie kostet.

Künstlerische Illustration der Voyager 1-Sonde, die aus großer Entfernung auf das Sonnensystem zurückblickt. (Bildnachweis: NASA, ESA, und G. Bacon (STScI))

Betrachten Sie ein Signal, das das elektromagnetische Spektrum, das Kontinuum der verschiedenen Wellenlängen und Energien der Strahlung, anzapft. Je kürzer die Wellenlänge ist, desto mehr Energie ist erforderlich, um ein Signal in seinem Bereich zu erzeugen. Es würde eine Zivilisation also Unmengen von Ressourcen kosten, ein einzigartiges Signal im Gammaband des Spektrums zu erzeugen, aber weit weniger, eines im Radioband zu erzeugen. Andererseits, auch wenn es extrem klingt, was wäre, wenn eine extrem fortgeschrittene Zivilisation tatsächlich einen ganzen Stern so bewegen könnte, dass sie einzigartige Gravitationswellen erzeugt? Die Erzeugung von Wellen im Gefüge der Raumzeit durch die Bewegung eines massiven Objekts, um den Rest des Universums auf die eigene Anwesenheit aufmerksam zu machen, wäre natürlich verblüffend, würde aber wahnsinnige Mengen an Energie erfordern – zumindest nach der uns bekannten Physik.

Ist das Signal jedoch zu energiearm, kann es im Hintergrund anderer elektromagnetischer Quellen in der Galaxie untergehen – theoretisch sind Radiosignale also möglicherweise nicht der optimale Weg, obwohl sie relativ einfach erzeugt werden können. „Aber selbst innerhalb dieser Grenze gibt es immer noch eine große Anzahl von Möglichkeiten, wie ein Signal aussehen könnte“, sagt Gajjar.

Es könnte zum Beispiel auch sein, dass wir „Bakensignale“ nicht dort entdecken, wo eine Zivilisation gesehen werden will. Es könnte sich um ein „Lecksignal“ handeln, bei dem wir die Kommunikation abfangen, die für die internen Kommunikationszwecke einer Zivilisation bestimmt ist (unsere eigenen Funksignale dringen auf diese Weise in den Weltraum ein). Wenn wir also nicht wissen wollen, wie ein Signal aussehen könnte, müssen wir laut Gajjar einfach nach Anomalien suchen. Und zwar nach allen.

Und hier kommt die künstliche Intelligenz ins Spiel.

Forscher haben Modelle der künstlichen Intelligenz entwickelt, die in der Lage sind, anomale Signale in riesigen astronomischen Datensätzen zu erkennen, die durch Durchmusterungen wie die oben genannten entstanden sind. Diese Modelle funktionieren auf ähnliche Weise wie große Sprachmodelle (LLMs) wie ChatGPT. LLMs sagen im Grunde auf der Grundlage großer Datenmengen voraus, welches Wort in einem Satz am wahrscheinlichsten auf ein anderes folgt, und diese Anomalie-Detektoren sagen auf der Grundlage früherer Beobachtungsdaten voraus, welche elektromagnetischen Signale am wahrscheinlichsten folgen werden.

Wenn man Hunderte von Stunden an Beobachtungsdaten nimmt, die man bereits gesammelt hat, und dann eine KI trainiert, um probabilistische Vorhersagen darüber zu treffen, welche elektromagnetischen Signale als Nächstes auftreten sollten, und wenn dann die neuen Daten gegen die Vorhersagen der KI verstoßen, könnte das als Anomalie betrachtet werden.

„Insbesondere Algorithmen des maschinellen Lernens haben sich bei der Erkennung von Anomalien als effektiv erwiesen, aber der Mensch spielt immer noch eine entscheidende Rolle“, sagte Michelle Lochner, eine Astrophysikerin, die ebenfalls bei Breakthrough Discuss sprach und Algorithmen zur Erkennung von Anomalien entwickelt, gegenüber kosmischeweiten.de. Es ist dann die Aufgabe der Astrophysiker, eine Erklärung dafür zu entwickeln, was die Ursache für dieses anomale Signal sein könnte.

Die Zukunft

Während galaktische Durchmusterungen bereits große Datenmengen erzeugen, die von SETI-Forschern gesichtet werden können, sind noch mehr auf dem Weg. Nächstes Jahr wird die Vera C. Rubin Observatories Survey of Space and Time ihren Betrieb aufnehmen und soll jede Nacht 20 Terabyte an Daten erzeugen (60 Petabyte über 10 Jahre) und schließlich „32 Billionen Beobachtungen von 20 Milliarden Galaxien“ liefern.

Außerdem soll 2028 das Square Kilometer Array in Betrieb genommen werden, das die Bildauflösung von Hubble um das 50-fache übertreffen wird.

Die Astronomen, die versuchen, neue potenzielle Ziele in großen Datensätzen zu identifizieren, die von aktuellen und zukünftigen Observatorien erstellt werden, werden vor rechnerische Herausforderungen gestellt, aber „die Möglichkeiten für wissenschaftliche Entdeckungen sind enorm, und durch die Kombination großer Datensätze, hochentwickelter KI-Algorithmen und menschlicher Erkenntnisse könnte dies die Zeit für eine der wichtigsten Entdeckungen in der Geschichte der Menschheit sein“, so Lochner.

Gajjar sagt, er freue sich auch auf die Zukunft der Technosignaturwissenschaft.

„Als Breakthrough Listen ins Leben gerufen wurde, änderte sich das ganze Spiel und eröffnete diesen neuen Forschungsbereich und löste so viele Möglichkeiten auf der ganzen Welt aus – er wird auf allen Ebenen der akademischen Welt finanziert, was sicherlich nicht der Fall war, als ich meinen Doktortitel erhielt!“

Die Techniksignaturwissenschaft scheint im Mainstream angekommen zu sein. Forscher, die sich auf diesem Gebiet betätigen wollen, werden endlich ernst genommen, und neue Finanzierungsmöglichkeiten sowie neue Technologien machen aus dem Bereich, der einst ein Gebiet für pensionierte Astrophysiker war, eine angesehene wissenschaftliche Tätigkeit.

„Die Suche nach technologischen Anzeichen von Außerirdischen“ klingt vielleicht etwas absurd, aber warum sollten wir Multimilliarden-Dollar-Teleskope bauen, wenn wir nicht einmal überprüfen können, ob es da draußen eine andere fortgeschrittene Zivilisation gibt? Vielleicht wollen sie ja sogar Hallo sagen.“