Une vue d'artiste d'une IA étudiant des FRB avec le radiotélescope de Green Bank. © Breakthrough Listen / Danielle Futselaar

Sciences

Sursauts radio rapides : une IA en détecte des dizaines en provenance d'une galaxie lointaine

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Il semble improbable que les sursauts radio rapides soient des manifestations de civilisations E.T. avancées. Mais une technique d'apprentissage automatique a été appliquée à l'énigmatique sursaut FRB 121102, montrant qu'il se répétait encore plus souvent qu'on ne le croyait. L'IA peut donc être un auxiliaire précieux pour l'astrophysique, et pas seulement pour l'exobiologie.

Tout le monde s'accorde à dire que l'intelligence artificielle est sur le point de révolutionner notre Monde. Va-t-elle vraiment mettre au chômage la majorité des gens ? Difficile à dire, mais même en ce qui concerne la recherche scientifique, son impact se profile, par exemple en physique et aussi en astronomie où on a vu une IA découvrir des exoplanètes. Concernant l'impact de l'IA sur l'Humanité dans un avenir proche, sans aller jusqu'à l'hypothèse de la singularité technologique avec l'apparition d'une conscience artificielle dépassant Homo sapiens, quel impact aurait plus de poids que de découvrir et de détecter une intelligence extraterrestre avancée, au point d'ailleurs d'être elle-même une IA ?

Carl Sagan a longtemps soutenu qu'une telle découverte serait bouleversante et qu'elle nous dirait au moins qu'il est possible d'échapper à l'extinction qui se profile avec le changement climatique, l'épuisement des ressources et les guerres meurtrières, donnant partiellement raison aux travaux sur la modélisation des guerres du mathématicien, météorologiste et psychologue britannique Lewis Fry Richardson (1881-1953). Il était arrivé à la conclusion que les amplitudes des grandes guerres augmentaient avec le temps, même si l'intervalle de temps séparant celles-ci devait augmenter aussi, car étant plus improbables que les petites guerres.

Découvrir des civilisations E.T. technologiquement avancées, c'est la tâche que s'est donnée le projet Breakthrough Initiatives qui vient de faire une communication au sujet de l'utilisation d'une technique d'apprentissage automatique (machine learning, soit littéralement « l'apprentissage machine ») appliquée aux sursauts radio rapides FRB (Fast radio bursts).

Précisons tout de suite que cette communication ne porte pas sur la détection d'un message d'E.T. ni sur une recherche directe d'un signal attribuable à d'éventuelles civilisations avancées dont la présence serait trahie par une technosignature.

Une vidéo pour la promotion de la recherche de civilisations E.T. dans l'univers. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Breakthrough Initiatives

FRB 121102, une civilisation E.T. il y a 3 milliards d'années ?

Pour comprendre, rappelons que les FRB sont de brèves bouffées d'ondes radio (quelques millisecondes) découvertes, en 2007, grâce à de nouvelles analyses d'archives de données collectées par le radiotélescope de Parkes, en Australie. Au début, les FRB n'ont pas été pris au sérieux et leur distance était inconnue.

Nous savons maintenant qu'il ne s'agit pas de signaux parasites et qu'ils sont extragalactiques. Cela implique que la puissance dégagée par un phénomène aussi court doit être énorme pour être repérable d'aussi loin. Nous n'en connaissons actuellement que quelques dizaines. Ils sont répartis sur la voûte céleste, dont un qui se répète, observé pour la première fois en 2012, d'où sa dénomination « FRB 121102 ».

Statistiquement, il devrait s'en produire un millier par jour environ sur toute la voûte céleste pour un observateur sur Terre, ce qui rend nettement plus facile leur étude que s'il s'agissait d'évènements très sporadiques. C'est heureux, parce que nous ne savons toujours pas quelle est l'origine de ce phénomène, bien que des explications aient été avancées, comme celles d'explosions d'étoiles de Planck, d'étoiles à neutrons proches d'un trou noir supermassif, voire carrément des civilisations extraterrestres avancées.

Cette dernière hypothèse semble aujourd'hui bien peu crédible. Mais toujours est-il que dans le cadre du programme Breakthrough Listen (une division du projet Breakthrough Initiatives), des chercheurs, dont le radioastronome Vishal Gajjar, ont continué de surveiller avec le télescope de Green Bank (GBT) l'activité du sursaut radio rapide FRB 121102, bien qu'il soit situé dans une galaxie naine à trois milliards d'années-lumière de la Voie lactée.

Les membres du Berkeley Seti research center en Californie ont ainsi observé FRB 121102 pendant cinq heures, le 26 août 2017, en utilisant le GBT, obtenant au total 400 To de données comme ils l'expliquent dans un article déposé sur arXiv. Les techniques d'analyse des données employées ont permis de découvrir 21 impulsions radio de l'objet. Et, comme l'expliquent aussi le communiqué du projet Breakthrough Initiatives et un billet d’Elisabeth Piotelat (membre de la Seti League qui a récemment participé à la redéfinition de l'échelle de Rio) sur son blog, un réseau de neurones convolutifs faisant du machine learning est allé plus loin.

Développé par le doctorant Gerry Zhang de l'université de Berkeley avec ses collègues, ce réseau a permis de découvrir 72 autres impulsions qui avaient échappé à la sagacité des humains. Au final, les données collectées exhibent un manque de régularité qui doit sans doute faire pencher la balance un peu plus du côté d'une explication naturelle pour les FRB. Mais le dernier mot n'est peut-être pas dit...

Notre connaissance des FRB progresse, on a montré que l'IA pouvait être utile dans la recherche de signaux qui pourraient un jour se révéler d'origine E.T. On les aurait manqués en utilisant des techniques d'analyse classiques.

  • Les sursauts radio rapides (FRB) sont des bouffées brèves de quelques millisecondes qui se produisent en dehors de la Voie lactée et dont la puissance et les caractéristiques défient des explications simples de phénomènes astrophysiques connus.
  • De telles explications ont été avancées mais elles restent problématiques, ce qui laisse la porte ouverte à des hypothèses exotiques comme celle des étoiles de Planck et celle des extraterrestres. Cette dernière est peu probable mais explique que l'on ait écouté dans le cadre du programme Seti un FRB particulier, connu pour se répéter :  FRB 121102.
  • Une IA a été utilisée pour cela et elle a montré l'existence de répétitions passées inaperçues avec les techniques classiques d'analyse des données. C'est de bon augure pour l'application de l'apprentissage automatique à l'étude des phénomènes astrophysiques en radioastronomie, qu'ils soient naturels ou artificiels.
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