[转帖]SETI@home是如何工作的

碧城仙

1.问题：堆积如山的数据  

目前存在的绝大多数SETI程序，包括在加洲伯克利大学（UC Berkeley）大楼里大型计算机上运行 的程序，都在实时的对从天文望远镜收集来的数据进行分析。这些计算机都没有对这些微弱的 信号进行深入的分析，也没有试图搜索更多种类的信号（关于信号的类型，将在后面讨论）。之所以没有这样做的原因是用来进行分析的计算机的处理能力是有限的。要想从大量的极其微弱的信号中发现什么的话，必须需要极其大量的计算机的处理能力，因此需要一台完全难以实 现的超级计算机来完成这个工作。SETI计划根本不可能也没有能力建造或者购买这样的计算 机，因此他们采取了另一种平衡的方法。那就是用比较小的计算机而花更多的时间来完成这个 工作，而不是用超级计算机和比较短的时间内完成这个工作。但是新的问题是，这样就会有许许多多的堆积如山的数据等待处理。那么，他们是否可以利用大量的这种小型计算机同时处理 不同的数据呢？SETI计划能在那里找到成千上万的计算机，并且能过不断的处理从阿雷西博 （Arecibo）射电望远镜收集的数据呢？
伯克利（UC Berkeley）的SETI计划的成员注意到已经有成千上万的计算机是可以利用的。这 些计算机中有很多通常都是什么也不做，只是在运行屏幕保护，白白的浪费电。因此，SETI@home也就产生了。SETI@home希望你能够允许我们在你不使用计算机的时候借用它来 帮助我们“……寻找新的生命形式，寻找新的文明”。我们将利用运行在你的计算机上的屏幕保护程序来完成这个工作，它能够通过互联网从我们的服务器上获得一个数据包，分析它并将 结果返回给我们。当你需要用你的计算机工作的时候，屏幕保护程序会立即退出，只有在你完成工作而不使用计算机的时候才开始继续进行分析的工作。
这是一项既有趣而又十分困难的任务。因为这里有太多的的数据要分析，几乎是不可能完成。好在这些要被分析的数据可以很容易的被分解成很多小的数据包，这些小的数据包可以同时被处理，因为它们之间是相互独立的。而且，目前只有很有限的天空能够被阿雷西博（Arecibo）射电望远镜扫描到。在未来的两年里，能过被望远镜扫描的天空将被扫描三次。我们认为对于 这个计划已经是足够了。到那个时候，我们将完成对天空的三次扫描后，我们将会有新的望远镜，新的试验和SETI计划的新的进展。我们希望，那个时候你还能够参加到我们的计划中来。   
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作者：Ron Hipschman | 原文 Original

翻译：song3286 (Translated by Song3286)  

[此贴子已经被作者于2004-4-3 12:20:24编辑过]

碧城仙

2. 数据包的分解


在位于波多黎各的阿雷西博（Arecibo）射电望远镜上，所有收集到的数据会被记录在高密度的 磁带上，每天都会有一

个35G的DLT磁带存储着这些数据。由于阿雷西博（Arecibo）射电望 远镜和互联网没有足够的带宽，因此这些磁带不得

不通过传统的邮递系统送到伯克利 （Berkeley）来。这些数据会被分解成大约0.25M大小的数据块（我们称之为“工作

单元 （work unit）”）。这些工作单元会从SETI@home的服务器，经过互联网发送到世界各地的 人们那里进行分析。
-资料补充：数据是怎样被分解的


SETI@home会收集2.5M带宽内的数据，其中心频点在1420MHz。对于法送给你进行分析而 言，这依然是一个比较宽的带

宽，所以我们将这个带宽分成了256份，即每份的带宽是10kHz （其实应该是9766Hz，但是我们为了计算方便而简化了

这个数字）。数据分解的工作使用一种 叫“splitter”的软件完成的，这样10kHz的带宽就比较好使用了。要记录10kHz

带宽的信号， 我们需要记录数据量约为每秒20000比特（20kbps）。（这叫做尼奎斯特（Nyquist）频率）我 们会发

给你大约107秒这样的10kHz（20kbps）带宽的数据。100秒乘以20000比特等于 2000000比特，也就是说大约0.25M字

节的数据，其中每字节是8比特。我们称这0.25M的数 据包为“工作单元（work unit）”。我们还要发送一些关于工作单

元的附加的信息，所以工作 单元的大约是340k字节。

作者：Ron Hipschman | 原文 Original

翻译：song3286 (Translated by Song3286)  

碧城仙

3.发送你的数据
SETI@home是如何工作的-3.发送你的数据
　

SETI@home只有在传送数据的时候才会通过互联网与你相连，也就是说只有在屏幕保护程序 完成对工作单元的分析后，

需要发送结果或者获取新的工作单元的时候。我们只有在得到你的 许可和控制下才会让你的计算机与我们的服务器建立

连接，你也可以通过一些选项来设置屏幕 保护程序在完成当前的工作单元后自动发送结果并获取新的工作单元。一般情

况下，使用普通的调制解调器时，数据的传输不会超过5分钟，而且一旦数据的传输完毕，我们就会断开与你 的连接。

我们会利用在伯克利的数据库来对每一个工作单元进行跟踪。当工作单元被返回后，工作单元将被送回数据库并且做上“

已完成”的标记。服务器会将一个新的工作单元发送给你进行分析 同时在数据库中为这个工作单元做上“进行中”的标记。

为了保证数据被处理的正确性，我们会重复送出同一个工作单元，因为即使是正常工作的计算机也会偶尔出错。如果你无

法完成当前的工作单元， 或者因为某种原因造成计算机死机而丢失分析结果的话，不用担心，数据是不会丢失的。

作者：Ron Hipschman | 原文 Original

翻译：song3286 (Translated by Song3286)  

碧城仙

4. SETI@home在寻找什么
那么，你所做的一切对我们有哪些帮助呢？你要在工作单元里面寻找什么呢？简单的说，我们想 知道地球以外的生命是

否发送了信息给我们。我们想知道，“他们”是否用他们认为最有效的 方式发送信息给我们，并能够让我们很容易的发现

这些信息。目前已知的是，在多个频率上发 送信息不是最有效的，因为这样需要很多能量。如果能够把发送信息的能量

集中在比较窄的频 率范围内（即窄带），那么这些信号会比较容易从背景噪声中分离出来。这一点非常重要，因 为我们

认为“他们”离我们非常遥远，因此“他们”的信号在到达我们这里的时候已经非常微 弱了。所以，我们不会搜索宽带信号

（即在很多频率上的信号），我们只在一些特定的频率上 搜索。SETI@home的屏幕保护程序就像收音机的调频器一样可

以调节不同的频道，然后观察 在该频道上的信号强度。如果信号强度有变化，就会引起我们的注意。一个可以帮助我们

区分本地的信号（即来自地球或其卫星的信号）的原因是，这些信号或多或 少都是连续的，而且它们基本上是恒定强度

的信号。另一方面，阿雷西博（Arecibo）射电望远镜是固定在地面上的，因此随着地球的自转，它并不是在跟做某一特

定的星体。正是由于这样， 天空对于射电望远镜来说是“漂移”的。通常，任何目标在“漂移”过射电望远镜的碟形天线

的焦点中线（或者说目标束）时大约要12秒的时间，所以我们希望能有一个“他们”的信号能够在这12秒的时间里发生由

强变弱的变化，以便能让我们发现它。因为我们想要搜索这12秒 钟的“高斯（gaussian）”信号，所以我们发送给你大

约100秒的数据。我们也需要在不同工作 单元内的数据有一定的交迭，我们不想因为数据包的分解而丢失一些重要的数据

。

点击这里可以看到关于RFI（无线频率接口 Radio Frequency Interference）的更多信息

让我们来看一些实例。如果你安装了Real player的话，你也可以听一听根据这些信号模拟出来 的声音（但是注意这些

信号是无线电信号而不是声音信号）。点击下面的图象就可以听到声音。
   
这张图片所显示的X轴是表示时间的流向，Y轴表示的是频率，或者说是不同频率信号的强 度。这里所看到的是宽频信号

，也就是说很多不同频率的信号混在一起。要注意的是，图中信 号有微弱（暗的）开始，然后逐渐增强（明亮），在横

轴中间大约6秒的位置达到最大值。这 也正是我们希望看到的地外生命的信号在“漂移”过射电望远镜时的情形。但是我们

并不在宽 频信号内搜索，这可能是星体或者其他天体所产生的信号。因此，宽频信号是不合适的。   

　
这张图片正是我们想要看到的。在这里我们可以看到是在一个比较窄的频带内的信号，信号在 这个12秒的频带内也是有

强有弱的。我们尚不知道多窄的频带才是合适的，所以我们会搜索多 个这样的频带。   

　
   
   
如果“他们”试图在“他们”的信号中加入一些有意义的信息，那么信号几乎可以肯定是脉冲 信号，就像这张图片显示的这

样。   

由于行星的自转，“他们”的信号发生器和我们的射电望远镜都是在沿着各自行星的中心轴做 圆形运动。这种运动的结果

是在观察的过程中我们会发现有些频率变化了，也正是因为这种相对运 动，我们可以称这种现象为“多普勒漂移（

doppler shifting）”或者信号的频率漂移。这有可能 会造成在这12秒钟某些频率信号的增加或消失，这就是所谓的“

啁啾信号（Chirped Signal）”。我们也会检测这种信号。
   
   

当然我们也会搜索含有脉冲信号的多普勒漂移（啁啾）信号。
-资料补充：关于数据分析的更多信息
SETI@home的软件可以搜索比SERENDIP IV所能搜索的信号弱10倍的信号，因为它采用了 一种增强运算算法，称为“相

干积分（coherent integration）”。目前还没有任何一台计算机 （包括SERENDIP程序）有足够的处理能力来独立实

现这种方法。你的计算机对数据进行快速 傅立叶变换处理，在各种频率，带宽和啁啾速率中搜索较强的信号。你从我们

这里获得的每一 个工作单元都会进行如下的步骤。
我们先来看一看最需要运算处理能力的部分。首先要做的工作是消除数据中的啁啾频率，也就 是说要消除多普勒效应的

影响。最好的方法是，在-10Hz/秒到+10Hz/秒的频率内，步长为 0.002Hz/秒，进行约20000次的操作。在每一个啁啾

频率上，对107秒的数据消除啁啾之后， 再将数据分成8块，每块13.375秒的数据块。每个13.375秒的数据块用0.07Hz

的滤波器搜索，试图发现一些有意义的峰值信号（这意味着对每个啁啾频率上的每个数据块要进行约 131072次测试）。

这样的话，有非常非常多的数据要处理。在这第一步的处理中，你的计算机 要进行约2000亿次的运算。而我们要做一些

10Hz/秒到50Hz/秒之间的数据处理。
工作还没有完呢！因为我们还要搜索其他的频带。下一步，我们将滤波器的带宽加倍到 0.15Hz，同时因为滤波器的带宽

加宽了，我们只需要检测四分之一的速率就可以了。在我们完 成上面的处理之后，我们只完成了四分之一的工作，或者

说完成500亿次的运算。是不是太简 单了？
在下一步，我们再将滤波器的带宽加倍（从0.15到0.3Hz），同时将啁啾频率再减少四分之 一。这一步（包括这以后的

后续步骤）的处理工作只是前一步的1/4。那么这里有125亿次运算 发生。就这样，对于那107秒的数据的连续14次的带

宽加倍（0.07，0.15，0.3，0.6，1.2， 2.5，5，10，20，40，75，150，300，600和1200Hz）会产生总共2750亿

次的运算。所以说， 我们主要对窄带的数据进行分析（大约70%的工作量）。
最后，那些在某些频率，带宽和啁啾组合下的比较强的信号实际上是从地球上产生的信号。只 有在12秒内产生并消失的

信号（12秒钟正好是射电望远镜经过天空中某一点的时间）才有可 能被认为是地外生命的信号。同时，这样的超过某一

门限的峰值信号会被记录下来。     

作者：Ron Hipschman | 原文 Original

翻译：song3286 (Translated by Song3286)

碧城仙

5. 搜索脉冲信号
　

上述的工作是用来搜索那些持续的地外生命的信号的，那些信号是连续的，或者可以理解称为 强脉冲。那么如果我们的

外星朋友发送的是一系列的有间隔的有规律的脉冲信号呢？那么我们 必须也要搜索那些有规律变化的信号。SETI@home

使用了两种方法来搜索脉冲信号。一种是 用于搜索较强脉冲的三相脉冲法，另一种是可以用来搜索较平均但是较弱的脉

冲信号。三相脉冲法其实很简单。在整个频谱上每个频段上，计算机将搜索那些超过特定门限的脉冲。 这个特定的门限

要设定在一个合理的范围内才可以得到一定量的可能有意义的脉冲信号，否则 的话，会搜索到大量噪声脉冲，使我们进

行很多无意义的运算。对于超越门限的每一对脉冲信 号，SETI@Home程序会搜索在这对脉冲信号中间的脉冲信号。如果

找到了，屏幕保护程序会 自动纪录结果并将结果送回伯克利。屏幕保护程序会自动进行这样工作，所以它不会重复的处

理所有的脉冲信号。但是要记住，它必须对每一个10kHz的取样的频率段进行这样的操作。

第二种脉冲检测方法稍微有点复杂，这是SETI@home计划为这个目的特别开发的，称为“快速折叠算法（fast folding

algorithm）”。同样，我们对每个10kHz的频率段进行处理。这种算 法可以检测数据包内大量的重复脉冲，这些脉冲可

能很微弱，很容易被淹没在背景噪声中。我 们首先从数据包种选择一段频率进行分析，然后搜索脉冲的强度和周期之间

的关系。屏幕保护 程序会将数据包分割成相同大小的块，然后将这些块相加。这样，如果块的大小正好与脉冲的周期（

或多个周期）相同的话，那么脉冲信号就会因为叠加而增强，就会从背景噪声中显现出 来。最困难的是，我们必须能够

将数据包分割成正确的大小。由于我们根本不知道脉冲的频率 是多少，所以我们不得不尝试不同的周期频率。同样，这

种算法不会重复尝试那些已经完成的 工作，如果发现了重复的周期脉冲信号，程序会纪录它并将它发送会伯克利。你们

的计算机需 要多长时间才能完成这些工作呢？平均的说，家庭计算机需要大约10到50个小时才能完成一个工作单元，而

且假设你的计算机没有做其他的工作。

根据射电望远镜在纪录工作单元时的移动方式不同，你的计算机将要完成大约2.4万亿到3.8万亿次数学运算（专业术语

应该是浮点运算），才能完成一个工作单元。

现在，你应该知道我们为什么需要你的帮助了。

作者：Ron Hipschman | 原文 Original

翻译：song3286 (Translated by Song3286)

碧城仙

6. 如果我的计算机发现了外星人
　

在我们讨论“会发生什么”之前，我们应该让你知道更多的关于“如果”的问题。其实，对于 你所分析的数据和结果，许多

是无线电信号，而且很多都是从地球上产生的，认识到这一点时 非常重要的。电视机，雷达等都是微波发送器，卫星等

天体也都是这样的无线电信号发生器。 同时有一些“测试信号”会被有意的加入到系统里面，SETI@Home计划可以利用这

样的信号 来证明系统的软件和硬件都工作正常。阿雷西博（Arecibo）射电望远镜会收集所有的信号，然 后分发给你的

屏幕保护程序进行处理。射电望远镜并不在意所收集到的信号的类型，就如同你 的耳朵并不会选择听到什么样的声音一

样。你的屏幕保护程序会仔细检查所受到的数据包，搜 索那些比背景噪声“大”的信号和那些在12秒内产生并消失的信号

（还记得吗？12秒钟正好 是射电望远镜扫过天空中某一点的时间）。

所有有价值的信号都会被送回伯克利，SETI@home计划会作进一步的分析。SETI@home维护 着一个庞大的关于已知的无

线射频接口（RFI）的数据库，而且这个数据库在不断的更新。所以你的屏幕保护程序所检测的99.9999%的信号都会被认

为已知的无限射频接口而被放弃掉，测 试信号也会被消除掉。

那些剩下的未知的信号会根据天空中同一位置的观测数据进行进一步的分析。由于 SETI@home计划不能控制射电望远镜

，所以这个工作可能需要6个月的时间（也就是望远镜 转到同一位置所需要的时间）。如果，信号被认为有意义，

SETI@home计划将会申请使用射电望远镜对这些数据所对应的天空进行专门的观察。

如果某个信号被重复观察了两次以上，而且确认不是已知的射频信号或者测试信号， SEIT@home计划会请另一个组织的

人检查这个信号。他们将会使用不同的望远镜，接收机， 计算机等设备，希望这样能够消除由我们的设备和计算机程序

所产生的错误。和其他组织一 起，SETI@home可以完成干涉测量法（干涉测量法需要由在两个具有相当距离的观测点共

同 完成），这样就可以证明该信号是从其他星体发送来的。

如果得到的进一步的确认，SETI@home将会用国际天文联合会IAU（International astronomical Union）提供的电

报格式发表一个声明。这是将重要的天文发现通知其他天文学团体的标准做 法。这样的电报包含了所有便于其他天文学

团体研究和确认这个信号的所有信息，如频率，带 宽，位置等。使用屏幕保护程序发现这个信号的人将会和SETI@home

计划的成员一样成为这个信号的共同发现人。但在这时，我们仍然无法确认这个信号是从其他智慧生命发送来的还是一个

新的天文现象。

关于新的发现的所有信息都会公之于众，也许是通过网络或者其他方式。任何一个国家或个人 都不允许占用所观察信号

的频带。由于目标信号各能出现在任何位置，所以全球范围内的无线 电观测是十分必要的，因此国家之间的共同努力是

十分必要的。因此，所有的信息都应该是公 开的。

点击下面的连接可以看到官方的“关于搜索地外智慧的活动的原则的声明”。

基于这些原则，对SETI@home的参加者来说，不应该在发现了地外智慧的信号以后十分兴奋 的打电话给媒体，并发表自

己的声明。这样作对整个计划是有害的。重要的是，我们应该保持 自己的头脑冷静，而让我们的计算机运转。我们都希

望，我们能过成为接收到那些地外文明 “打电话回家”的信号的人。

作者：Ron Hipschman | 原文 Original

翻译：song3286 (Translated by Song3286)

碧城仙

关于SETI：搜索未知的生命  
　
“接触”，“星际迷航”，“巴比伦5号”，“星球大战”，“外星人”以及其他所有这样的词汇都有一个共同点，那就是他们都和外星文明及其与人类之间的关系有关。在描写未来的科幻小说里，有的将外星人描写为友善的，而有的将外星人描写为有敌意的，但大多数外星人都具有人类的某些特性。我们中得很多人都希望，有一天能够见到（友善的）外星人。我们会在相互的交流中学会并发现很多东西。我们现在要做些什么才能实现这种愿望呢？   



我们是孤独的吗？来自HDF

（Hubble Deep Field）的遥远星系的照片

如果假设我们的外星邻居们在试图与我们接触，我们也应该寻找他们。目前我们已经启动了若 干个计划，用来搜索在宇宙中的其他地方存在着生命的证据。这些计划总称为“SETI（the Search for Extra-Terrestrial Intelligence）”。

你可以从这个连接找到更多关于SETI计划的信息。

我们的太阳只是银河系中大约4000亿颗恒星中的一颗；银河系也只不过是宇宙中数十亿星系中 的一个。所以看起来似乎应该有很多的生命存在，我们是否可以做一个初步的估算？第一个做 这件事的人是天文学家弗兰克德瑞克（Frank Drake）。他利用了一个很简单的方程式，现在我 们称为“德瑞克方程（Drake Equation）”，来计算存在其他生命的可能性。方程式非常容易理解，所以别担心，即使是你的数学不是你的强项也没关系。方程式是这样的：

N=R*f(p)*n(e)*f(l)*f(i)*f(c)*L

“N”代表的是在我们的银河系里面可以沟通的文明的数量，它取决于很多因素。
“R”代表在银河系中“合适的”恒星形成的速度。
“f(p)”代表有行星的恒星的比例。
“n(e)”代表在每个恒星的行星中存在着合适的生物圈的恒星的数量。生物圈是指在恒星的一 定范围之内的，并且适合于生命形成的环境。离恒星太近，就会太热；而离恒星太远，就会太 冷。
“f(l)”代表那些能够让智慧生命进化发展的行星的分数（比例）。
“f(c)”代表那些行星上的智慧生命能够达到一定的科技并且试图和外界交流的的行星的分数 （比例）。 “L”代表智慧的，可交流的文明所存在的时间的长短。 让我们简要的看一下这些因素，试着用一些比较合理的数字来代替他们。

　

　



由哈勃太空望远镜拍摄

天鹰座星云的照片

虽然毫无疑问的，“合适的”恒星的形成的速度要比银河系的形成要快的多，我们现在仍然可 以“看到”新的恒星的诞生。让我们看一看这些美丽的图片，他们是哈勃太空望远镜（Hubble Telescope）拍摄的天鹰座星云（Eagle nebula）和猎户座星云（Orion nebula），这些星云被称为 “恒星的托儿所”。在这里，巨大的星云气体坍塌形成恒星。一个比较好的关于恒星形成速度 的数值是每年20 颗恒星，所以R=20。

许多这样的星云都会自转。随着他们的坍塌，星云会越转越快，就象滑冰运动员举起她的胳膊 时一样越转越快，这样会形成碟状的气体团。在碟状气体中心，会形成主要的恒星；逐渐向外 侧，小的气体漩涡会形成行星。到目前为止，我们还没有证据表明发现了太阳系以外的行星。 最近几年，有一些由天文学家组成的小组声称发现了围绕邻近的恒星运转的行星（见与Geoff Marcy和Didier Queloz的访谈录）。这些令人兴奋的发现增加了其他行星围绕其他恒星运转的 可能性。我们可以估计一下，由二分之一的恒星是由行星的，而另一半的恒星是双子星系统， 所以f(p)=0.5。

　

n(e)这个参数有点儿麻烦。小型恒星一般是红色且温度比较低的。行星需要运行在离恒星比较 近的轨道上才能处于恒星的生态圈内。而且这种生态圈的范围都比较窄，就象桔子皮一样，能 过留给行星的空间很小。如果行星的轨道离恒星比较近，他们通常都是被“固定”住，永远是 行星的一面对着恒星。在这样的行星上，背对恒星的一侧会及其寒冷，不可能会产生生命。另 一方面，大型的，蓝色并温度比较高的恒星具有比较远和宽的生态圈。当然，从太阳系的情况 来看，行星之间的距离进一步增加了他们到恒星的距离，所以所谓的比较宽的生态圈也由于这 种情况而不存在了。恒星越大，它的能量就消耗的越快，它存在的时间就不会很长。它们的寿 命是如此之短，以至于在它们形成新星或超新星并自我毁灭之前，生命都还没有产生。在我们 的太阳系里，以中等大小，黄色的太阳为中心的生态圈里面，有两颗（地球和火星）或者三颗 （金星）行星。那么处于“生命区”或者说生态圈（ecosphere）里的行星数量的保守估计是 1，所以n(e)=1。

下一个参数，f(l)的定义是比较困难的。问题在于，我们只有很少的有关行星可以适合于生命进 化的例子。如上面提到的，金星，地球和火星都应该具有合适的环境和条件。我们知道，在地 球上发生了生命的进化，而且似乎现在也有证据表明数十亿年前火星上就存在着简单的生命形 式。这个参数的保守估计是0.2，或者说五分之一的行星上具有可以让生命进化的合适的条件。 所以，f(l)=0.2。

究竟有多少这样的星球能够孕育智慧生命？这是一个很难回答的问题。但是如果我们真的相信 自然选择和适者生存的话，几乎所有的科学家都会认为这个数字应该是百分之百。也就是说， 智慧生命是自然进化的结果。当然，我们只有一个这样的例子，那就是地球。所以，f(i)=1。

有多少智慧生命将会发展科技并用来与外界沟通？如果我们观察一下地球，我们会发现人类正 在做这样的事情；但是我们也同时可以看到鲸鱼和海豚，它们也拥有一定的智力，但是它们却 从来没有发展它们的科技。我们可以初步估计这个数字为0.5，即f(c)=0.5。

最后，我们要看看最难决定的参数了。“L”代表的是一个具有高度发达科技和可以沟通交流 的文明所持续的年数。人类也不过仅仅处于进化的这一阶段中大约50年。难道发达的文明在发 展科技到一定程度之后就会毁灭自己吗？还是它们结合在一起在问题发生以前就解决它了呢？ 现在我们先不用数字来代替“L”，让我们先代入其他数字，看看我们可以得到什么。

N=R*f(p)*n(e)*f(l)*f(i)*f(c)*L
N=20*0.5*1*0.2*1*0.5*L


发达文明能不能利用他们的科技解决问题还是自我毁灭？我们已经在地球上已经生存了50年

将所有的数字都代入等式，我们就得到了N=L。换句话说，在银河系里，智慧的可以沟通的文 明的数量就等于这样的文明存在的年数。我们所用的计算方式至少给我们了一些很有意义的启 示。很多科学家认为，如果一个文明能够在开始就克服科技发展而带来的毁灭自己的趋势，那 么这个文明可能会持续非常长的时间。我们希望那些科学家是正确的。在任何情况下，文明至 少应该持续50年（这也正是我们所开始经历的50年），而且如果文明可以存在上百万年的 话，那么我们有可能能够寻找到上百万个文明。

作者：Ron Hipschman | 原文 Original

翻译：song3286 (Translated by Song3286)

碧城仙

在家搜索外星人
—世界上最大的分布计算计划
前些日子，美国的火星探索计划彻底失败。火星上有外星人这一猜测的揭开恐怕又要拖延一段时间。尽管火星计划失败了，但是另一个利用庞大的Internet资源在家中搜索外星人的计划却紧锣密鼓地展开了……
对于某些研究机构来说经常会面临一类问题，即大量的工作与有限的人员、设备之间的矛盾。在这种情况下，一些本应在短期内完成的课题却会由于人员的不足，设备的短缺而拖长时间，甚至被搁置起来。虽然应当承认这是客观上的问题，但是如果主观上能突破思维的定式，积极利用一些闲置的资源，问题也会迎刃而解。
在美国伯克利加州大学正在与世界各地的计算机用户联合进行一项大型科学试验。此项目称为SETI（Search for Extraterrestrial Intelligence），意为“搜寻地外文明”，旨在利用连入因特网的成千上万台计算机的闲置能力发现、研究外星生命及文明。可以说SETI为我们解决如上问题提供了一条新出路。

问题—堆积如山的数据
SETI（搜寻地外文明）顾名思义是要找寻在其他星球上生存的有智慧的生命。随着对地外文明探索的不断展开，人们越发希望找到与“外星人”沟通的途径。从目前来看，利用无线电波探索外星生命可能是最为有效的手段。科学家们经过分析，认为如果地外文明向其他星球发送信号，他们所使用的频率应该是在1420MHz、1667MHz和22000MHz附近。来自遥远星球的无线电信号到达地球时将变得十分微弱，但射电望远镜在本世纪的发展为科学家们提供了倾听这些微弱信号的途径。SETI研究小组所拥有的Arecibo（阿雷西博）射电望远镜就是研究人员的重要帮手。Arecibo位于波多黎哥，是全世界最大（直径305m）、最敏锐的望远镜。它接收来自全天空400万个波段的无线电波，并从其中找出具有异常波动的目标，再进一步分析其是否为外星文明所发射的讯号。
正是由于Arecibo的灵敏性使得它搜寻到的数据极为众多。当大量的数据涌到面前，要从中搜索出所需的信息时，一台巨型超级计算机就成为必要的设备。不过这要花费一大笔钱方能办到。手头并不宽裕的科学家们想出了权宜之计：与其用一台巨大的计算机，还不如由更多个人电脑来分担这项繁重的工作。

解决—三个步骤
步骤I：数据收集
Arecibo射电望远镜为研究工作提供着大量数据。但这只是最原始的工作，还需要系统性的收集处理。每天，所有来自波多黎哥的数据被传输到一个PC系统中。该系统将提取信号的有限频带将其样本化，并实时记录在高密度的数字磁带上，传回设在美国加州的研究基地。
步骤II：数据分析
由于来自遥远星球的无线电信号到达地球时已变得十分微弱，所以研究者们把注意力集中到窄带信号上，这样便更容易从众多嘈杂的信号中找到对发现地外文明有意义的信息。
Arecibo射电望远镜处于一固定位置，它探测的是所有在其范围内浮动的信号。一般情况下，一个信号从出现在Arecibo范围内到越过其焦点需要12秒的时间。在这段时间内探测到的信号中有些是宽带信号（如图1），即意味着恒星或人造卫星的运动；有些是窄带信号（如图2），即SETI项目中的研究对象。因此对搜集的信号要进行分析才能筛选出真正有价值的数据。目前，SETI项目已经开发了分析程序，该程序能从频率、带宽和鸣叫（频率随时间的漂移）的400万种不同的组合中找出窄带信号的强信号，即可能证实外星生命的信号。这种分析的多样性和敏感性超过实时进行所能做到的任何分析。
步骤III：分布计算
虽然SETI研究中心拥有运算能力相当于5万台Pentium级PC的高速电脑，但是面对如此庞大的数据，在分析处理上仍会显得有些力不从心。于是一批头脑灵活的设计专家便设计了一套程序，将这些庞大的数据按电波接收的天空区域和频率，分割成无数细小的数据区段。专家们把每个区段称为一个工作单元，大小为0.25MB。实际上SETI项目中需要分析的是宽度为2.5MHz，中心为1420MHz的数据（如图3）。但这对于分析来说任务过于繁重。所以把这一数据分成256份，每份宽度约为10kHz。SETI中心发送给参与者约107秒这样10kHz的数据，即约为0.25MB。SETI项目把大量数据分割成小块计算是分布计算最好的应用，这不仅更新了人们的观念，而且推动了计算机在运算方式上的革新。

实施—特殊屏幕保护程序
如上介绍了解决数据问题的步骤，可是仅有步骤还不能实现整个设想，还需要依靠具体的实施工具来进行数据分析和计算。屏幕保护程序便是专家们想到的实施工具。这主要是因为他们发现世界各地都存在着电脑资源浪费的现象。把这些闲置资源拿来为我所用不是更妙吗？
SETI项目的大量工作是通过一个特殊的屏幕保护程序来完成的。这一程序与其他的屏幕保护程序相同，当你离开你的计算机时它开始运作，一旦你返回机器重新开始操作时它就停止。实际上它利用的就是这段时间内计算机的闲置能力。当这种屏保程序运行时，这台看似休息的电脑实际上已经加入到寻找外星人的行列中：接收、分析来自SETI＠home的已被分解成“工作单元”的数据，分析工作结束后系统会自动联机将分析结果传回基地，然后再接收另一新的“工作单元”（这一过程也可以是由电脑的拥有者自行控制的）。使用标准调制解调器，数据传输过程持续的时间不会超过5分钟。所有数据传输完毕后，连接将立即断开。如果基地较长时间没有收到某台个人电脑传回的消息，将视为自动放弃，这份未完成的工作将分配给其他人。
对于大多数首次接触SETI的人来说，第一印象往往会觉得它是为专业的科研人员或天文工作者设计的。操作起来一定需要具备足够的科技知识。但事实并非如此，SETI只是一个特殊的屏幕保护程序，你所需要做的仅是从网站上下载SETI程序，并把此软件安装到机器上，仅此而已。一般情况下，用一个28.8kb/s的Modem下载SETI屏幕保护程序只需大约5分钟左右的时间。可以说它的下载和安装都是极其简便的。但需要提醒有意参加SETI人士的注意，SETI是利用机器和网络的闲暇时间来完成数据分析工作。因此，在你不使用机器并启动SETI屏幕保护程序的同时，机器必须处于联网状态。这对于平日上网时间较短，并自行承担网费的个人来说，SETI是不适合的。SETI的适用群体应是那些集体性以专线或其他方式上网的公司、企业或学校。当然也包括那些在SOHO中办公的自由职业者，如软件设计人员、记者等。他们完全可以让SETI利用计算机的闲置能力去分析来自射电望远镜的数据，去发现和研究地球外文明。
既然SETI是屏幕保护程序的一种，那它也应具有视图效果(如图4)。它真正显示在屏幕上的是一组频率－时间－能量曲线图，有些类似于心电图的叠加。从那些不断变化的紫色、绿色折线中，你可以观察到由望远镜传递过来的最新数据。在这个曲线图中水平的X轴表示的是频率，垂直的Y轴表示的是能量，时间则表示在Z轴上。当你突然发现曲线发生了急剧的波动时，大可不必惊慌或过分激动。因为图表的变化有可能是受到当地某一强烈信号的干扰，如卫星飞过等。因此只有在间隔相同的不同时段内，发生信号急剧变化的情况时，才有可能是发现了外太空的新动向。到那时，你再激动不迟。另外，SETI在起到屏幕保护作用的同时，还会发出嗡嗡的声音。这是伴随它搜寻强信号，分析频率、带宽和鸣叫（频率随时间的漂移）所发出的声音。或许这也是一种对外星生命的倾听吧。
总之，SETI这一特殊屏幕保护程序承担了接收、发送数据，以及分析分配给参与者的数据的工作。这些工作为科学家发现地外文明提供了可能。虽然SETI反馈回研究中心的数据可能不是预期的结果，但是研究者们不会放弃这项研究，因为他们相信：成功的可能性难以估计；但是如果不去探索，那成功的机率就是零。

启示—分布与协作
分布计算(Distributed Computing)是近20年来影响计算技术发展的最活跃因素之一，它的发展经历了两种不同的技术路线。
第一种是理想的技术路线，试图在互连的计算机硬件上部署全新的分布式操作系统，全面管理系统中各自独立的计算机，呈现给用户单一的系统视图。在20世纪80年代，学术界普遍追求这一目标，尽管产生了许多技术成果和实验系统，但却没有被用户和市场接受。
第二种是现实的技术路线，即在网络计算平台上部署分布计算环境（也称为中间件），提供开发工具和公共服务，支持分布式应用，实现资源共享和协同工作。20世纪90年代，工业界普遍遵循这一技术路线，产生了一系列行之有效的技术和广为用户接受的产品。
当前人们所说的分布计算技术是指在网络计算平台上开发、部署、管理和维护以资源共享和协同工作为主要应用目标的分布式应用系统。从80年代中期开始至今，分布计算技术已经走过了第一代，目前正处于第二代的成熟期，并且开始孕育第三代。
在这样的背景下，SETI的创新无疑给分布计算领域带来了一袭清新的气息。它的实施和运作推动了分布计算的发展，也给今后的设计者们提供了可借鉴的依据。
从全球化一词的提出，到目前这一趋势的不断加强，全世界的各类联系与合作都进一步发展，在计算机领域也是如此。但是，在SETI之前，还没有一项科学工作是如此完成的。“搜寻地外文明”的任务由全世界的人们共同完成，这难道不令人振奋吗？充分利用有限的资源，为人类文明做出贡献或许就是SETI的意义所在。看来计算机使用者们也要更新一下观念，应“利用”和“共享”我们的世界。

结束语
笔者获悉在不久前SETI@home网站被黑客袭击，SETI的主页被换上了一幅外星人的图片。看来在呼吁网络安全的同时，我们也要唤起人们珍爱地球、共享宇宙的意识。虽然每个人与浩瀚的宇宙相比显得有些微不足道，但这并不能妨碍人类对一切未知事物的探索。相信通过SETI的榜样，人们会意识到“外面的世界很精彩”!


摘自《软件世界》

碧城仙

第1楼到第7楼是我在网上找到的SETI@China小组的创始人song3286 翻译的技术性文章。
今天我在三思科学网站 http://www.oursci.org/magazine/200209/020928.htm
也找到了他翻译的文章。特与大家分享，尽管SETI@home一代快要结束了，但是我想有些东西是会在我们心中永存的。
相信大家都不想在SETI@home一代快要结束了都不明白它的运行原理，以前也有些朋友要求我们介绍运行原理的，苦于一直未能找到。
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SETI：射电搜索

song3286译自seti@home网站

　　SETI（The Search for Extraterrestrial Intelligence，地外文明搜索）是一项庞大的任务。我们应该从哪里开始，又应该怎么做呢？我们必须对有关方法取得一致意见。可以想到的方法有几种：

　　首先，我们的外星朋友可能乘宇宙飞船旅行并访问地球。这是一种非常好的交流方式——面对面的。不幸得很，尽管有那些所谓的罗斯韦尔事件、外星人绑架事件、UFO目击事件，却没有哪怕是一丁点儿科学证据表明外星人曾经访问过地球。一个证据也没有。星际旅行需要花费的能量和时间是如此巨大，因此必须找到一种比较“经济”的办法。简单的计算表明，即使有人能造出发动机效率最高的飞船（《星际迷航》的爱好者们会很开心地想到，这一定涉及物质和反物质），到离我们最近的恒星——半人马座 α 作一次往返时间共20年的旅行，耗费的能量可以供100万个家庭使用3000万年！而且飞船还只能搭乘很少的几名乘客。以目前的价格计算，这么多能量的花费远超过3×1016（3亿亿）美元，因此这不是一种经济的交流方式。你能想象哪个外星政府会耗费这么多资源来派遣几个他们的成员做一次友好访问吗？当然，他们可以发射数以千计或百万计的轻型探测器，用以宣告他们的存在，探测器也可以报告它们的发现。但是这样还是会花费大量的时间和能量。尽管我们愿意相信那些空间弯曲、多维空间移动或其它科幻小说中的奇思妙想，但它们不过是幻想而已。

　　外星人似乎不可能花费目前价值3×1016（3亿亿）美元的能量来亲自访问地球。
通过射电信号接触更加经济。上图是一张伪造的UFO照片。

　　如果你只是想和居住在遥远国家的亲戚朋友说声“你好”，你会怎样和他们联系呢？你会到他们那里去吗？恐怕不会。只需要简单地拿起话筒打一个电话，或者发一封邮件，又或者如果你有合适的设备的话，甚至可以使用可视电话。所有的这些方法都要比乘飞机旅行更加经济，也更及时。同样的，任何发达的文明都可能会采用最经济的方法进行沟通。

　　我们所知道的最好方法是利用射电波（无线电波）进行交流。用无线电波发送信息非常便宜，所使用的设备容易建造，无线电波也具有这项任务所需要的承载信息的能力。而且，（使用这种方法）信息是以宇宙中最快的速度——即光速——传播。宇宙飞船不可能达到这个速度。而且，使用射电发射机，你可以将它指向许多方向，同时与许多不同的文明交流。用飞船是做不到这一点的！看看我们使用射电传输的途径吧：无线电广播和电视、蜂窝移动电话、无线寻呼、所有的卫星通信、GPS导航，还有许多其它的。在地球上，我们已经决定了最经济的方法。

　　如果我们打算搜索外星人试图用以与我们接触的射电信号，还有一个问题需要解决。打开收音机的时候，我们需要决定我们想要收听的频率，或者说频道。你可以调谐不同的无线电波段——调幅（AM）、调频（FM）、短波（SW）、业余频段（HAM）、警用频段、气象频段等等——来收听我们想听的节目。同样，我们也需要调谐我们“宇宙的”耳朵来发现我们的外星朋友。电磁波频谱是非常非常庞大的，需要研究一些特殊的现象，使“调谐”决策变得容易些，至少可以帮助我们在宽大的电磁波谱中找到一个比较合理的、相对窄小的区域开始研究。

　　将射电望远镜指向天空，会收到各种各样的信号。有些来自银河系自身，有些来自地球大气层。将这些不可避免噪音制成图表，可以发现低频部分的噪音很多，那是来自银河系的。由于大气层噪音，高频部分也很嘈杂。在这两个嘈杂的区域之间，有一块相对平静的地带——从大约1GHz到大约10GHz。（1GHz是10亿Hz或者说每秒10亿次振动。这部分频谱正好是你的寻呼机和许多无线电话所用的频带。）

　　自然界提供了更好的方法，使我们的频率范围变得更精确。宇宙中最简单的元素，星际空间里的中性氢（H），在1.42GHz的频率上发出射电信号。另一种空间分子羟基（OH），发射频率是1.64GHz。注意，氢（H）和羟基（OH）结合在一起形成水（HOH，通常为H2O）。正如我们作知，生命需要水才能够生存和发展。因此，这两个频率之间的频带，即从1.42到1.64GHz之间相对平静的频带，被称为“水坑（The water hole）”。你希望与以水为基础的智慧文明在哪里相遇呢？当然是在“水坑”里面！这是一个很好的、限制得比较精确的频带，可以从这里开始搜索。以后我们当然可以扩展搜索范围。

　　干扰噪音（红色部分）是由低频的银河噪音与高频的大气层噪音组成的。“水坑”（蓝色部分）是指在氢（H）和羟基（OH）离子频率之间的部分。在“水坑”附近几乎没有噪音。

　　在此必须指出一个重要的事实：信号越窄（即频率越准确），就越有利于我们的朋友发送。对我们来说，窄带信号也比较容易从普通噪音中识别出来。不过，信号频率范围非常窄，也就意味着我们不得不搜索数以百万计的狭窄频带，寻找正确的那一个。这个问题我们后面还会谈到。

　　我们可能收到什么样的信号？我们应该寻找什么样的信号？这里有两种可能。一种可能是，其他文明有意地发送一个信号用来引起我们的注意；另一种可能是，像我们一样，他们只是在做他们自己的事情，有些第三者射电信号“漏了出来”。地球无意地发射着许多信号。我们的广播和电视发射机功率很强，军用雷达的功率更强。我们这样发射信号已经50年了，也就是说，我们的信号已经到达50光年以外的地方。这不算太远，但我们在科技上还幼稚得很。看起来，我们应该试着搜索那些泄漏出来的信号，并假设我们会收到特意发送给我们的信息。



我们用什么来搜索？


　　当信号从信号源传播出去以后，它会变得越来越弱。恒星之间的距离太远了，以至于任何信号到达地球以后都将非常的弱（除非信号是定向发送给我们的）。为收集足够多这样的信号，需要一个巨大的“耳朵”。对我们这种情况，那意味着一个巨型射电望远镜。

　　世界上最大的射电望远镜、被用于伯克利（Berkeley）SETI搜索的是阿雷西博射电望远镜（Arecibo Radio Telescope）。它位于波多黎各西北部，阿雷西博镇附近。望远镜建造在喀斯特地貌（Karstterrain）的凹地里，是一个直径为305米（1000英尺）的碟形天线。为了想象一下它有多大，可以这样说：大约需要100亿只普通的碗所盛的谷子才能将它填满。还是很难想象吗？这个碟形天线的表面积超过20英亩，可用孔径达18英亩，或者说26个足球场那么大。碟形天线可以反射天空中微弱的信号，将它们集中在悬于正上方450英尺的接收天线上。由于碟形天线是固定的、无法转动，所以接收天线被装在一条弓形的轨道上，从而可以“注视”离顶点（正上方）20度范围内的目标。这条弓形臂被安装在另一个环形的轨道上，可以在目标因地球自转而掠过天空时，使接收天线可以跟踪目标。这两种方式的移动使射电望远镜能扫描相当一部分天空。

　　“格利高里焦点（Gregorian Focus）”就在那个圆顶里面。圆顶左侧那个像矛一样的东西就是馈线。

　　射电望远镜有两个主要的天线系统：SETI@Home的馈线和巨大的半球形的“格利高里焦点（Gregorian focus）”。“格利高里”是阿雷西博天文台新增的设备。在圆顶里面有个无线电反射器，它们能够更准确地将无线信号集中在探测器上。圆顶在照片上看着很小，实际上其直径有85英尺！

　　这是阿雷西博的控制室的照片。

　　从作者的小屋看过去，可以看到望远镜被雨林环绕着。



调谐你的“耳朵”


　　1420MHz附近的频率非常值得观察，因为这个频率很接近“水坑”。而且，由于这个频率在射电天文上是很重要的频带，根据国际协议，任何人不得在1420MHz到1427MHz的频带上发送任何射电波。正是由于这个禁令，这个频段特别平静。让我们进一步看看这意味着什么。

　　我们要搜索什么呢？正如前面所讲的，对外星生命来说，能最有效地引起别人注意的方式，是将所有射电信号的能量集中在一个非常窄的频段内。如果你的无线接收机是“大路货”，只能观察很宽的频带，那么即使窄带信号很强，也会淹没在周围的无用信号里。

　　想象一下，一个大声吹口哨的人站在一大群嘈杂的人中间。口哨声有一个特定的频率或音调，如果你用耳朵来听，人群发出的噪音会把口哨声掩盖住，因为耳朵识别的是比较宽范围内的音调。那么，如果你的耳朵可以调谐到只能听到口哨的音调，会怎么样呢？人群的大部分噪音你都会听不见，因为它们不在你所“调谐”的音调上，但你可以听到很响、很清楚的口哨声。用同样的方式，SETI@Home收听许多经过精确调谐的频道（或频率）上的信号，这些信号都明显地“比噪音强”。通过你的帮助，SETI@Home所能进行的搜索将是迄今最详细、调谐最精确的搜索之一。你的计算机将会“收听”频宽只有0.07Hz的太空信号。

　　如果搜索成功了会怎么样？如果地外生命的信号被发现了会怎么样？SETI的团体通过了一个“关于搜索地外智慧生命活动的原则的声明”，规定了在有所发现的情况下互相通知并向世界公布的程序。首先，发现者必须以所有可能的方式来核实所发现的信号确实来自地外。然后，发现者可以通知在这个领域里面的其他人，以获得对这一发现的独立验证。如果通过了这样的试验，发现者可以广泛地将这一信息发布给科学共同体、联合国秘书长和公众。所有收集到的数据都将对科学共同体公开，作进一步分析。正如你所看到的，尽管一些科学边缘团体里充斥着“阴谋论”（译注：“边缘”相对于“主流”而言，此类团体支持一些主流科学界不肯接受的理论，与新时代运动、超自然论、神创论比较亲近。声称政府隐藏飞碟和外星人事件的真相，以此解释为什么缺少飞碟到过地球的确凿证据），并不会有任何隐藏数据、不让公众知道的企图。

　　如果运气不坏，我们也许能够在有生之年知道，在银河系里面，我们是不是孤独的。我充满希望地认为，我们能够发现很多地外的朋友。

水族馆

顶

怀念seti◎home

呵呵

lcl121

以下是引用水族馆在2004-7-26 15:12:01的发言：
顶

怀念seti◎home

呵呵

现在没有了吗？

song

可能是快了吧，不过现在还有哦

郭令凯

真是长了知识
很感谢

挡我者玩

翻译的十分不错啊！很长知识！
只是song3286潜水好长时间了，计算也停了，不知道外星人来前他还会来吗？