ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ด้านการเรียนรู้ของจักรกลจากองค์การนาซา ฮาเหม็ด วาลิซาเดกัน เคยฝึกอัลกอริทึมให้ตรวจสอบภาพหลอดเลือดในจอตาของมนุษย์อวกาศ เพื่อพัฒนาความพยายามในการทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงด้านการมองเห็นในสภาวะเกือบไร้แรงโน้มถ่วง (microgravity) งานนี้สำคัญก็จริง แต่วาลิซาเดกันผู้หลงรักท้องฟ้ายามค่ำคืนมาตั้งแต่เด็ก ไม่อาจสลัดความปรารถนาจะศึกษาดวงดาวของตนได้
“ผมมองท้องฟ้าได้เป็นชั่วโมงๆ ครุ่นคิดถึงความหมายของชีวิต และคิดว่ามนุษย์เราอยู่ลำพังในเอกภพอันกว้างใหญ่นี้จริงไหม” เขาบอก อย่างไรก็ตาม ในช่วงแรกๆ นักวิทยาศาสตร์ด้านอวกาศที่ร่วมงานกับเขาดูลังเลที่จะใช้ปัญญาประดิษฐ์เป็นเครื่องมือสำรวจจักรวาล นั่นอาจเป็นเพราะอัลกอริทึมที่ก้าวหน้ามักไม่แสดงผลงานให้ประจักษ์ ระบบเอไอที่ซับซ้อนได้แรงบันดาลใจจากสมอง ดังนั้น “เซลล์ประสาท” เทียมแต่ละเซลล์จึงคำนวณและส่งข้อมูลให้โหนด (node) อื่นๆในโครงข่าย ส่งผลให้เกิดระบบที่มีการคำนวณอย่างหนาแน่นจนยากจะระบุที่มาของคำตอบต่างๆได้ วาลิซาเดกันบอกว่า คุณสมบัติแบบกล่องดำเช่นนี้คือสิ่งที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ผู้สนับสนุนการสร้างแบบจำลองและสถานการณ์จำลองที่เที่ยงตรงแม่นยำเป็นพิเศษ และมีมาตรฐานที่สามารถพิสูจน์ได้เหมือนที่เคยเป็นมา ไม่ยอมรับ
แต่ดาราศาสตร์ยุคใหม่กำลังเผชิญปัญหาคอขวด กล้องโทรทรรศน์ในอวกาศและบนโลกรวบรวมข้อมูลได้มากมายเสียจนมนุษย์ถอดรหัสหรือแปลความหมายไม่ทัน หรือกระทั่งไม่ได้ด้วยซ้ำ และหอดูดาวในอนาคตที่วางแผนจะสร้างขึ้นจะยิ่งป้อนข้อมูลการสังเกตการณ์ให้ท่วมท้นขึ้นไปอีก เช่น หอดูดาววีรา ซี. รูบิน ในชิลี ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เสนอให้สร้างขึ้นครั้งแรกเมื่อปี 2001 นับจากปี 2025 มันจะบันทึกภาพท้องฟ้าทั้งหมดทุกๆสามคืนด้วยกล้องขนาดใหญ่ที่สุดในโลกที่มีความละเอียดสูงถึง 3,200 เมกะพิกเซล และคาดว่าจะเก็บข้อมูลซูเปอร์โนวาได้ปีละหนึ่งล้านดวง เช่นเดียวกับดาวเคราะห์น้อยหลายหมื่นดวงและเทห์ฟ้าอื่นๆ นักวิทยาศาสตร์ที่เป็นมนุษย์จำนวนเท่าใดจึงจะศึกษาสิ่งเหล่านี้ทั้งหมดได้โดยลำพังกันเล่า
ย้อนหลังไปเมื่อปี 2014 วาลิซาเดกันจับมือกับนักดาราศาสตร์ จอน เจนกินส์ ซึ่งชวนเขาเข้าร่วมการค้นหาดาวเคราะห์คล้ายโลกดวงอื่นในดาราจักรของเราโดยอาศัยเทคโนโลยีอัตโนมัติมากขึ้น นี่คือโครงการในฝันอย่างที่วาลิซาเดกันวาดหวังไว้พอดี
ขณะที่ชีวิตอาจดำรงอยู่ในรูปแบบแปลกประหลาดบนดาวเคราะห์ที่ต่างจากโลกของเรา นักวิทยาศาสตร์ตั้งเป้าหมายที่จะมองหาสิ่งคุ้นเคย นั่นคือโลกที่ประกอบด้วยหิน มีบรรยากาศที่เสถียร และน้ำในสถานะเหลว โคจรรอบดาวฤกษ์ แต่การค้นพบดาวเคราะห์เช่นนั้นคือปัญหาใหญ่สมชื่อดาราศาสตร์
มนุษย์เริ่มการค้นหานี้ค่อนข้างช้า นักดาราศาสตร์พบดาวเคราะห์ดวงแรกที่โคจรรอบดาวฤกษ์นอกจากโลก ซึ่งเรียกว่าดาวเคราะห์นอกระบบเช่นกัน เมื่อปี 1995 ความพยายามเร่งเร็วขึ้นในทศวรรษ 2010 เมื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์เพ่งมองดาวฤกษ์ 150,000 ดวงในท้องฟ้าปื้นเล็กๆปื้นหนึ่งเป็นเวลาเก้าปี โดยนานๆครั้งจึงขยับเพื่อถ่ายภาพพื้นที่ใหม่ในอวกาศสักที ดาวเทียมสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบที่เคลื่อนที่ผ่าน หรือเทสส์ (Transiting Exoplanet Survey Satellite: TESS) รับหน้าที่ต่อหลังส่งขึ้นเมื่อปี 2018 เพื่อสังเกตการณ์ท้องฟ้าส่วนที่ใหญ่กว่า โดยพุ่งความสนใจไปยังดาวฤกษ์ราว 200,000 ดวงที่อยู่ใกล้โลกมากกว่า ทั้งๆที่มีหอดูดาวในอวกาศเหล่านี้แล้ว การตรวจสอบว่ามีดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์อื่นหรือไม่ก็ยังเป็นงานยากและใช้เวลามาก กล้องโทรทรรศน์เหล่านี้ไม่อาจบันทึกภาพดาวเคราะห์ได้ สิ่งที่พวกมันทำได้มีเพียงยืนยันการดำรงอยู่ของดาวเคราะห์ที่ว่านั้นโดยทางอ้อมเท่านั้น นั่นคือการวัดการกะพริบที่เกือบดูไม่ออกในแสงสว่างของดาวฤกษ์ที่อาจบ่งชี้ว่ามีดาวเคราะห์โคจรผ่าน นักดาราศาสตร์ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงแสงดาวฤกษ์ที่เรียกว่า กราฟความสว่าง เพื่อมองหาความเป็นไปได้ของดาวเคราะห์ จากนั้น เพื่อพิสูจน์การดำรงอยู่ของมัน กล้องโทรทรรศน์บนโลกจะวัดว่าดาวฤกษ์ดวงนั้นส่ายเอนภายใต้แรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์หรือไม่ เมื่อพบดาวเคราะห์แล้ว การทำความเข้าใจสภาพของดาวเคราะห์ดวงนั้นยิ่งยากขึ้นไปอีก แต่นักดาราศาสตร์สามารถตั้งสมมุติฐานต่างๆจากขนาดและระยะห่างของมันจากดาวฤกษ์ได้
เนื่องจากความพยายามอันเหนื่อยยากเหล่านี้ นักดาราศาสตร์ในปัจจุบันจึงรู้ว่ามีดาวเคราะห์อย่างน้อย 5,600 ดวงโคจรรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลในทางช้างเผือก บ้างเป็นดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ขนาดใหญ่กว่าดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ บ้างเป็นดาวหินร้อนที่เล็กกว่าดาวอังคาร โดยส่วนใหญ่คือโลกที่ประกอบด้วยแก๊ส หิน หรือทั้งสองอย่าง ซึ่งมักมีขนาดระหว่างโลกกับดาวเนปจูน
แต่ไม่มีดวงใดเหมือนโลกเลย ไม่มีดวงใดมีสภาวะหรือองค์ประกอบทางเคมีจำเป็นต่อชีวิตอย่างที่เรารู้จัก แต่เอไอสามารถเปิดเผยอะไรบางอย่างที่แตกต่างออกไปได้ เพราะมันมองลึกลงไปได้มากกว่า
เมื่อปี 2018 วาลิซาเดกันกับทีมงานเริ่มสร้างโปรแกรมการเรียนรู้ของจักรกลเพื่อเร่งความพยายามเสาะหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ พวกเขาฝึกสอนโปรแกรมด้วยข้อมูลดาวเคราะห์ที่ได้รับการยืนยันแล้ว รวมถึงผลบวกเท็จ เช่น ดาวคู่ที่บดบังกันและกันและอาจทำให้เข้าใจผิดว่าเป็นดาวเคราะห์โคจรผ่านได้ พวกเขาตั้งชื่อให้โปรแกรมนี้ว่า เอกโซไมเนอร์ (ExoMiner) และนำไปทดสอบกับคลังข้อมูลจากการสังเกตการณ์ของกล้องโทรทรรศน์เคปเลอร์
แบบจำลองของเขาระบุดาวเคราะห์นอกระบบที่ไม่เคยมีใครรู้จักมาก่อน 370 ดวงได้อย่างรวดเร็ว “ทีแรกมีเสียงคัดค้านอย่างหนักจากนักวิทยาศาสตร์ [ดาวเคราะห์นอกระบบ] ที่บอกว่า ‘ไม่ได้ นี่ไม่ควรเรียกว่าดาวเคราะห์ด้วยซ้ำ’ แต่เมื่อเวลาผ่านไป พวกเขาก็มั่นใจมากขึ้น”
วาลิซาเดกันชี้ว่า เอกโซไมเนอร์เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการใช้เอไอแก้ปัญหาการงมเข็มในมหาสมุทรอย่างที่สุดนี้ กล้องโทรทรรศน์ล่าดาวเคราะห์รุ่นใหม่ที่จะส่งขึ้นในทศวรรษหน้าจะบันทึกภาพแสงดาวส่งกลับมายังโลกมากยิ่งกว่าเดิมอีก และเอไอที่จะระบุดาวเคราะห์ในอนาคต ซึ่งต่อยอดความสำเร็จจากเอกโซไมเนอร์ ก็อยู่ระหว่างการพัฒนาเช่นกัน
ในปี 2020 ลิซา คัลเทเนกเกอร์ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบและผู้อำนวยการสถาบันคาร์ลเซแกน มหาวิทยาลัยคอร์แนลล์ กับผู้ร่วมงาน ดัง ฟ่าม สงสัยว่า เราจะสอนให้ระบบการเรียนรู้ของจักรกลระบุทรัพยากรที่เอื้อต่อชีวิตอย่างน้ำซึ่งเอกโซไมเนอร์ทำไม่ได้ ได้หรือไม่ “ถ้าเจอน้ำแข็ง เราอาจอนุมานว่ามีน้ำ” คัลเทเนกเกอร์บอก “ถ้าเจอเมฆ เราอาจอนุมานว่ามีน้ำ ดังนั้นเราจึงถามว่า การเจอน้ำ เมฆ และน้ำแข็ง ดีอย่างไร”
คัลเทเนกเกอร์กับฟ่ามใช้การวัดค่าต่างๆในบรรยากาศของโลก เพื่อจำลองดาวเคราะห์นอกระบบที่มีพื้นผิวหิน น้ำ เมฆ และน้ำแข็ง พวกเขายังฝึกให้อัลกอริทึมมองหาสัญญาณของชีวิตที่เรียกว่า ขอบแดง (red edge) หรือช่วงความยาวคลื่นแสงที่พืชสะท้อนออกไปสู่อวกาศ
ทั้งคู่พบว่า โปรแกรมของพวกเขาตรวจจับการดำรงอยู่ของชีวิตในบรรยากาศจำลองได้ราวสามในสี่จากจำนวนครั้งทั้งหมด ซึ่งน่าจะพัฒนาการตามล่าหาโลกอีกดวงในชั้นต้นได้อย่างมาก “ฉันคิดว่ามันน่าจะทำได้ยากมากๆ แต่อัลกอริทึมการเรียนรู้ของจักรกลค่อนข้างมีประสิทธิภาพในการค้นหารูปแบบหรือแพตเทิร์นในข้อมูลค่ะ” คัลเทเนกเกอร์บอก (โปรแกรมคอมพิวเตอร์เก่งเรื่องการตามหาสัญญาณที่ระบุได้ของพืชมีใบ แต่เชื่อถือได้น้อยกว่าเมื่อมองหาหลักฐานของไลเคน เปลือกไม้ หรือไบโอฟิล์ม)
กระนั้นก็มีข้อจำกัดบางประการ อัลกอริทึมเหล่านี้ไม่สามารถยืนยันได้อย่างแน่นอนที่สุด แต่เราอาจคาดประมาณได้ว่า พื้นผิวร้อยละเท่าใดของดาวเคราะห์ดวงนั้นปกคลุมด้วยชีวิต ซึ่งคัลเทเนกเกอร์ชี้ว่านั่นไม่เหมือนการค้นพบ แต่ถือเป็นเงื่อนงำที่มีประโยชน์
“มันจะไม่เหมือนกับ ‘เอไอบอกว่าเราพบดาวเคราะห์คล้ายโลกแล้ว’ หรอกนะคะ” เธออธิบาย “เอไอจะทำได้จนถึงระดับที่ต้องให้คนจริงๆช่วยดูอีกที” ท้ายที่สุดแล้ว คนจริงๆจะเป็นผู้ตัดสินว่า การค้นพบเช่นนั้นมีความหมายอย่างไรแน่
งานของวาลิซาเดกันเป็นแค่ตัวอย่างน่าทึ่งตัวอย่างหนึ่งว่า เอไอให้ภาพจักรวาลที่ละเอียดขึ้นแก่เราได้อย่างไร เพียงไม่กี่ปีก่อนหน้านี้ ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติของโครงการกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ หรืออีเอชที (Event Horizon Telescope: EHT) ตีพิมพ์ภาพแรกของหลุมดำ ซึ่งนักวิจัยหลายร้อยคนปะติดปะต่อข้อมูลที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วโลก ภาพที่ได้ ไม่ว่าจะสำคัญอย่างไร ก็ดูพร่าเลือนเนื่องจากข้อจำกัดของกล้องโทรทรรศน์
เลีย เมเดโรส นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ด้านการคำนวณและสมาชิกในทีมดังกล่าว สร้างอัลกอริทึมที่หารูปแบบในข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุและสร้างภาพใหม่ขึ้น อัลกอริทึมที่เรียกว่า พรีโม (PRIMO) ไม่ได้ทำให้ภาพคมชัดขึ้นในลักษณะที่ช่างภาพอาจกำจัดความพร่าเลือนด้วยโปรแกรมโฟโต้ช็อป แต่มันทำให้เกิดภาพใหม่เอี่ยม ราวกับผู้ใช้โฟโต้ช็อปสร้างภาพใหม่ขึ้นมา
ผลลัพธ์ก็คือภาพความละเอียดสูงที่คมชัดกว่าภาพที่ได้จากกล้องอีเอชที โดยลักษณะต่างๆของหลุมดำมีความละเอียดชัดเจนขึ้นอย่างมาก
เมเดโรสเชื่อว่าพรีโมสามารถใช้สร้างภาพวัตถุปริศนาอื่นๆได้ กระบวนการน่าสนใจที่สุดบางส่วนของการก่อตัวของดาวเคราะห์ยังคงเป็นปริศนาสำหรับเรา แม้จะมีกล้องโทรทรรศน์ที่ดีที่สุดก็ตาม กล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่บันทึกฝุ่นและแก๊สในจานดาวเคราะห์ก่อนเกิดซึ่งเป็นที่ที่ดาวเคราะห์ก่อตัวได้ และกล้องโทรทรรศน์เชิงแสงก็มองเห็นโลกที่ก่อตัวขึ้นอย่างเต็มที่ แต่ขั้นตอนระหว่างการเติบโตนั้นไม่ปรากฏชัดเจนเท่าไรนัก เมเดโรสคิดว่าระบบต่างๆอย่างพรีโมสามารถพัฒนาความละเอียดของกล้องโทรทรรศน์ที่ไวที่สุดบนโลกได้ และบางทีอาจทำให้ปริศนาเหล่านั้นปรากฏชัดจนเห็นได้
ถึงจะมีความเป็นไปได้ทั้งหมดเหล่านี้ เมเดโรสยอมรับว่า นักวิทยาศาสตร์บางคนยังวิตกกังวลกับการเรียนรู้ของจักรกล ปัญหากล่องดำยังคงอยู่
ขณะที่เอกโซไมเนอร์ดูเหมือนกล่องดำมากกว่า มันสร้างขึ้นโดยอาศัยโครงข่ายประสาทเทียมที่มีอยู่เดิม ก่อนที่วาลิซาเดกันกับเพื่อนร่วมงานจะปรับปรุงและพัฒนาขึ้นอย่างมาก แต่นักดาราศาสตร์เริ่มไว้ใจมัน โดยเฉพาะเมื่อมันเริ่มค้นพบดาวเคราะห์ต่างๆ
วาลิซาเดกันเติบโตในอิหร่าน เขามักท่อง รุไบยาต หนังสือรวมบทกวีของโอมาร์ คัยยัม กวีชาวเปอร์เซียในศตวรรษที่สิบเอ็ด ผู้เขียนถึงธรรมชาติอันไม่จีรังของชีวิต ตำแหน่งแห่งที่ของมนุษยชาติในเอกภพ และการก้าวไปข้างหน้าของกาลเวลา บทหนึ่งเขียนไว้ว่า
“สรรพสิ่งในโลกใช่อะไรอื่น
คือโคกมล วนวันคืนไม่รู้สิ้น
แสงเทียนเฉกรวีฉายประกายริน
มีเราท่านว่อนบินวงเวียนกรรม”
(รุไบยาต ถอดความโดยสุริยฉัตร ชัยมงคล)
วาลิซาเดกันอ่านบทกวีเหล่านี้มาตั้งแต่เด็ก และตั้งคำถามกับที่ทางของตนในเอกภพ แนวคิดว่ามีร่างเงาอื่นอยู่ข้างนอก เต้นร่ายไปรอบๆเทียนดวงอาทิตย์ของตนเองนั้น ยังคงทำให้เขาลืมตาตื่นตอนกลางคืน และพอรุ่งเช้า เขาก็ค้นหาคำตอบ
เรื่อง รีเบกกา บอยล์
แปล ศรรวริศา เมฆไพบูลย์