Uma das mensagens mais famosas já transmitidas ao espaço foi uma sequência de 1.679 bits enviada pelo radiotelescópio de Arecibo em 1974. Mas se ETs nos enviaram tal sequência, como poderíamos nós, terráqueos, começar a decodificá-la? Uma nova abordagem matemática propõe um caminho.
Para qualquer um que tentasse interpretar a mensagem de Arecibo – um desenho retratando uma pessoa, a dupla hélice do DNA, o sistema solar e o próprio telescópio, entre outras informações – eles primeiro teriam que entender que era uma imagem, e que o a imagem tinha 23 pixels de largura e 73 pixels de altura.
Ao enviar o sinal, a antena de rádio codificava os 1.679 bits alternando entre duas frequências diferentes, representando um e zero, respectivamente. Se você alinhar os bits de maneira diferente – colocando mais ou menos de 23 pixels por linha – a imagem parecerá uma bagunça aleatória.
Enfrentaríamos um desafio semelhante se os alienígenas nos enviassem uma mensagem. Como saberíamos o número e o tamanho de suas dimensões?
Os cientistas de Arecibo construíram uma pista para a transmissão: 23 e 73 são números primos – um esquema que outras formas de vida inteligente podem reconhecer, se eles também acharem os primos interessantes. Mas as mensagens alienígenas podem vir de várias formas e ter muitas dimensões, diz Brian McConnell, cientista da computação do Notion Labs em San Francisco, e autor de O Manual de Comunicação Alienígena. Uma mensagem pode ser um banco de dados no qual cada elemento não é apenas um valor, mas uma lista de valores ou uma lista de listas. Uma mensagem em forma de simulação física pode incluir uma série de medidas para cada ponto do espaço-tempo.
O novo método de decodificação, desenvolvido por Hector Zenil, cientista da computação da Universidade de Cambridge e fundador da Oxford Immune Algorithmics, e colegas, pega uma sequência de bits – uma mensagem recebida – e analisa todas as combinações possíveis de número de dimensão e tamanho . 100 bits, por exemplo, podem ser 1×100 ou 10×10 (duas dimensões) ou 4x5x5 (três dimensões) ou 2x2x5x5 (quatro dimensões) e assim por diante.
Em seguida, analisa a ordem de cada configuração possível de duas maneiras. Para obter uma medida da ordem local, ele divide a mensagem em patches. Para cada patch, ele pesquisa um catálogo de trilhões de minúsculos programas de computador que os pesquisadores criaram anteriormente para explorar o espaço algorítmico e conta quantos programas geram um patch idêntico. (As saídas dos programas foram pré-computadas e salvas, tornando as pesquisas mais rápidas.) Quanto mais programas criarem um patch idêntico, maior será a pontuação do patch para a ordem local. As pontuações do patch são calculadas para obter uma pontuação geral do pedido local para toda a configuração. Os pesquisadores também medem a ordem global de cada configuração possível, observando o quanto um algoritmo de compactação de imagem pode reduzi-la sem perder informações – matematicamente, a aleatoriedade é menos compressível do que os padrões regulares. Ao combinar as pontuações locais e globais, os pesquisadores têm uma noção da probabilidade de cada configuração ser a correta.
A equipe testou o método em uma versão da mensagem de Arecibo que havia sido expandida para seis vezes seu tamanho, então a largura agora era de 138 pixels. Em uma análise, os pesquisadores organizaram a sequência de bits em imagens que variam de 0 a 200 pixels, um subconjunto de configurações possíveis. Representando graficamente a largura da imagem no eixo x e a pontuação de probabilidade no eixo y para cada configuração, houve alguns picos agudos, o mais proeminente em 138. O método mostrou sucesso semelhante ao analisar outras mensagens codificadas como bits, incluindo várias outras imagens, um arquivo de áudio e uma ressonância magnética 3-D.
A nova abordagem também pode lidar com o tipo de ruído que pode ser introduzido quando uma mensagem viaja pelo espaço. Em outra análise, a largura da mensagem original de Arecibo de 23 pixels se destacou mesmo quando um quarto dos bits foi invertido de 1 para 0 ou vice-versa.
“Este artigo é bastante empolgante, porque o que mostramos é que, se você tem uma informação que não é completamente aleatória, ela realmente codifica o espaço original para o qual foi planejada”, diz Zenil. Em outras palavras, a mensagem informa sua própria geometria. Ele observa que no romance de ficção científica de Carl Sagan Contato, e o filme baseado nele, os personagens passam muito tempo descobrindo que uma mensagem recebida de alienígenas é em três dimensões (especificamente um vídeo). “Se você tivesse nossas ferramentas, resolveria esse problema em segundos e sem intervenção humana.”
Mesmo que os alienígenas enviem um sinal contínuo em vez de bits, diz ele, o método pode ajudar a encontrar a frequência de amostragem correta para digitalizá-lo. Seria apenas adicionar mais configurações para tentar.
“O que eu gosto é que é uma abordagem matematicamente rigorosa para caracterizar uma transmissão”, diz McConnell sobre a técnica, que ainda não foi revisada por pares. Além do mais, “a maioria das pessoas na comunidade SETI” – referindo-se à busca por inteligência extraterrestre – “foca na detecção de sinais. Eles não costumam pensar muito no que viria depois disso.”
O pesquisador do SETI, Douglas Vakoch, presidente da METI International, uma organização sem fins lucrativos que estuda como podemos enviar mensagens de inteligência extraterrestre, observa que a nova abordagem libera números primos para servir a um propósito secundário na análise de uma mensagem. “Em vez de ser um guia para descobrir o formato, eles agora podem ser usados para confirme que os decodificadores encontraram a solução correta”, escreveu Vakoch por e-mail.
(“Os primos são, de alguma forma, muito especiais no sentido matemático”, observa Zenil, “porque podem ser vistos como uma versão comprimida dos números naturais”. Enciclopédia On-Line de Sequências Inteiras.)
Claro, mesmo que pudéssemos detectar e formatar a mensagem, ainda precisaríamos interpretá-la corretamente. Uma forma pode indicar um corpo alienígena, uma espaçonave, uma equação ou uma mancha?
Zenil observa que a abordagem tem potenciais aplicações terrestres, por exemplo, na decifração da sinalização intercelular. Ele também já usou métodos conceitualmente semelhantes para identificar componentes importantes em redes reguladoras de genes – se você perturbar uma parte, isso torna o sistema geral menos inteligível? Um algoritmo que reúne componentes algorítmicos menores para explicar ou prever dados – esse novo método é apenas uma maneira de fazer isso – também pode nos ajudar um dia a alcançar a inteligência geral artificial, diz Zenil. Essas abordagens automatizadas não dependem de suposições humanas sobre o sinal. Isso abre a porta para descobrir formas de inteligência que podem pensar de forma diferente da nossa.
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