[논문 리뷰] The Log Log Prior for the Frequency of Extraterrestrial Intelligences

Brian C. Lacki|arXiv (Cornell University)|2016. 09. 19.

Space Science and Extraterrestrial Life참고 문헌 73인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 122개의 주요 스케일에 걸쳐 극도로 높은 불확실성을 다루기 위해 ln(1 − ln P_ETI)에 대해 균일한 무게를 배분하는 로그 로그 사전을 제안한다. 이는 관측 가능한 우주에서 외계 지능이 존재할 가능성이 18%로 추정되며, 고립 경향을 보이지만 증거에 열려 있어 SETI의 효과성과 페르미 역설에 대한 함의를 제공한다.

ABSTRACT

It is unclear how frequently life and intelligence arise on planets. I consider a Bayesian prior for the probability P(ETI) that intelligence evolves at a suitable site, with weight distributed evenly over ln(1 - ln P(ETI)). This log log prior can handle a very wide range of P(ETI) values, from 1 to 10^(-10^122), while remaining responsive to evidence about extraterrestrial societies. It is motivated by our uncertainty in the number of conditions that must be fulfilled for intelligence to arise, and it is related to considerations of information, entropy, and state space dimensionality. After setting a lower limit to P(ETI) from the number of possible genome sequences, I calculate a Bayesian confidence of 18% that aliens exist within the observable Universe. With different assumptions about the minimum P(ETI) and the number of times intelligence can appear on a planet, this value falls between 1.4% and 47%. Overall, the prior leans towards our being isolated from extraterrestrial intelligences, but indicates that we should not be confident of this conclusion. I discuss the implications of the prior for the Search for Extraterrestrial Intelligence, concluding that searches for interstellar probes from nearby societies seem relatively effective. I also discuss the possibility of very small probabilities allowed by the prior for the origin of life and the Fermi Paradox, and note that similar priors might be constructed for interesting complex phenomena in general.

연구 동기 및 목표

• 관측 가능한 우주에서 외계 지능이 발생할 확률에 대한 극도로 높은 불확실성을 다루기 위해, 1에서 10^−10^122까지의 범위를 포함한다.
• 이러한 광범위한 확률 범위에서 증거에 민감하게 반응하는 베이지안 사전을 개발한다.
• 정보 이론적 및 엔트로피 기반 제약 조건을 사용하여 최소 확률에 대한 제약을 설정함으로써 외계 지능 존재 가능성을 정량화한다.
• 특히 행성 간 간행물 탐지에 초점을 맞춰, 이 사전 하에서 SETI 전략의 효과성을 평가한다.
• 페르미 역설 및 인간의 우주적 고유성에 대한 철학적 지위에 대한 함의를 탐색한다.

제안 방법

• 확률 P_ETI를 Π = ln(1 + ln P_ETI)로 변환하여, 변환된 변수에 대해 균일한 무게를 부여하는 로그 로그 사전을 제안한다.
• Bekenstein 한계와 단백질 형태 엔트로피를 사용하여 P_ETI에 하한 P_min을 설정함으로써 무한히 낮은 확률을 방지한다.
• 베이지안 업데이트를 적용하여 관측 가능한 우주 내에서 외계 지능 존재의 사후 확률을 추정한다.
• P_min의 여러 값과 행성당 잠재적 '출생지' 수를 고려하여 결과의 민감도를 평가한다.
• 현재 SETI 설문 조사의 영향 범위와 탐지 능력을 사전 기반으로 평가하며, 특히 라디오, 레이저 또는 탐지 신호의 가시성에 초점을 맞춘다.
• 작고 오랫동안 지속되는 행성 간 탐지선 탐지 가능성은 사전 하에서 강력한 SETI 전략으로 평가된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 확률이 여러 주요 스케일에 걸쳐 퍼져 있을 때, 지능이 행성에서 발생할 가능성을 위한 원칙적인 베이지안 사전은 무엇인가?
• RQ2 로그 로그 사전은 관측 가능한 우주 내에서 외계 지능 존재 가능성의 추정치에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 Bekenstein 엔트로피와 같은 물리적 제약 조건으로부터 지능 발생 최소 확률(P_min)에 대한 제약 조건은 무엇인가?
• RQ4 현재 SETI 설문 조사가 행성 간 탐지선 탐지에 초점을 맞춰 이 사전 하에서 P_ETI를 얼마나 잘 제약할 수 있는가?
• RQ5 로그 로그 사전은 페르미 역설과 탐지 없이도 '큰 침묵'이 예상되는 상황에 대해 어떤 함의를 갖는가?

주요 결과

• 로그 로그 사전은 중간 수준의 P_min 추정 하에서 관측 가능한 우주 내 외계 지능 존재 가능성에 대해 18%의 베이지안 신뢰도를 제공한다.
• P_min와 출생지 수에 대한 다양한 가정 하에서 외계 지능 존재 가능성의 신뢰도는 1.4%에서 47% 사이로 변동하며, 이는 여전히 큰 불확실성을 반영한다.
• 이 사전은 SETI에서 탐지되지 않은 것이 놀라운 일이 아니라는 것을 시사하며, '큰 침묵'은 이 프레임워크 하에서 기대되는 결과이다.
• 행성 간 탐지선 탐지는 로그 로그 사전 하에서 특히 효과적인데, 이러한 탐지선은 오랫동안 지속되며 물리적으로 타당하기 때문이다.
• 이 사전는 P_min의 선택에 민감하며, 매우 작은 값은 봄킨 브레인과 유사한 시나리오를 야기하여 추론을 약화시킨다.
• P_ETI에 대한 극대화된 사전은 우주의 크기와 P_ETI가 함께 모델링되지 않는 한 엄밀히 로그 로그 형태가 아니며, 이는 극대화 과정에서의 한계를 드러낸다.