
望远镜越来越清晰,太空任务飞得越来越远,但至今没有人找到地外生命的确凿证据。一个国际研究团队指出,问题的一部分可能出在我们寻找的方式上:科学界非常担心在没有生命的地方宣称发现了生命,却不太在意错过真实的痕迹。学统计学的学生把这称为假阴性——文末你可以测一测,自己是否有一双追踪外星痕迹的眼睛。
我们在宇宙中是孤独的吗?这是人类最古老的问题之一,如今试图回答它的已不只是哲学家。科学家借助强大的望远镜和太空任务在别处寻找生命,把仪器对准遥远的行星和卫星,希望捕捉到那里有生命的蛛丝马迹。
然而到目前为止,没有任何确凿的证据。这就留下了一个令人不安的可能。也许生命真的很稀少。又或许我们找错了信号,或者忽略——甚至否定——了来自遥远世界、其实已经暗示生命存在的信息。
寻找地外生命很少得出干脆的“是”或“否”。研究人员经常面对含糊的数据,必须按两种可能的错误仔细加以区分。
假阳性是指证据错误地表明存在生命。假阴性则正好相反:生命的真实迹象就在那里,却被漏掉或未被探测到。修过统计学课程、研究过医学检测或在计算机科学中训练过分类器的人,都很熟悉这一对概念。在这里,同样的思路被用到了科学最大的问题之一上。
一个国际研究团队决定仔细研究第二种错误。研究人员探索了正确辨别假阴性的新技术,以免外星生命的真实迹象被忽略。他们的研究成果发表在《自然·天文学》(Nature Astronomy)期刊上。
首席研究员是乌得勒支大学的天体生物学家英厄·洛斯·滕·卡特(Inge Loes ten Kate)。她指出:“我们应当意识到这些假阴性结果。这意味着我们在识别生命存在方面还有不足。这些不足尚未在研究议程中排在靠前的位置。”
换句话说,这个问题不仅是技术性的,也关乎研究界把什么视为优先事项。
据研究团队介绍,即使外星生命的迹象存在,也有多种原因可能让我们错过。这些痕迹可能:
每一条路径都通向同一个结果:假阴性,也就是答案看起来是“这里没有生命”,而真相可能并非如此。
研究人员还指出了该领域一种常见的偏向。天体生物学家花在避免假阳性(因数据错误或仪器问题而误称发现了生命)上的时间,比处理假阴性(生命迹象完全没有被注意到)所花的时间更多。
原因不难理解。宣布在另一个世界发现了生命,随后又不得不收回,将会是巨大的尴尬。但谨慎是有代价的:如果所有人都专注于不要过早说“是”,那么一个真正的“是”可能悄悄变成“否”。
“因此我们主张制定有针对性的研究策略,”滕·卡特解释说。她强调需要把实验室实验与建模研究和野外工作结合起来。“太空任务和仪器是为探测可能的生命迹象而设计的,但漏掉某些东西的风险并没有被考虑在内。”
一个有前景的工具是人工智能。用人工智能识别规律,是解决这一问题的有效办法,因为机器能够注意到人类很容易错过的规律性。
“因为这样你也许能发现我们自己永远看不到的东西,”滕·卡特说。“有了新的观测,你就可以弄清它们如何、又在何处契合这样的规律。”
这个想法是,每一次新观测不必孤立地评判。它可以与已知规律对照,这样就更容易发现值得再看一眼的异常之处。
最深层的难题非常人性化。“这个问题触及了我们困境的核心,因为我们往往只会寻找自己已经知道的东西,”滕·卡特总结道。
别处的生命不一定与地球上的生命相似。因此,研究人员需要更好地理解在特定环境中可能存在哪种生命、它需要什么条件,以及如何辨认它的痕迹。即便如此,也没有保证:关键证据仍可能逃过探测。
寻找外星生命不只是一场比拼更好望远镜的竞赛,也是方法问题。科学家对假阴性与假阳性同等重视,把实验室工作、建模和野外工作结合起来,并让人工智能帮助识别规律,希望不再忽视那些可能早已存在于数据中的迹象。对于关注天文学、生物学或数据分析的人来说,这表明统计课上的一个概念,如何能影响人类提出的最大问题之一。
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