一世f一个人正在寻找来自外星文明的信号，为什么不练习我们自己的星球上已知的一些非人类通信系统？鲸鱼已经拥有全球通信系统，超过数百万年的时间HOMO SAPIENS.甚至存在。在人类将民主作为一种政治制度之前的数百万年里，通过跳舞进行部分交流的蜜蜂，就最适合聚集的地方进行了民主辩论。还有很多其他的例子。据我所知，在研究过其他动物交流系统的人当中，没有一个得出结论说，这个物种比他们之前认为的要笨。
通过对动物通信的研究，我的同事和我已经开发出一种新的探测器，一个“通信智能”过滤器，确定来自空间的信号是否来自技术先进的文明。最先前的SETI（搜索外星智能）努力已经寻找具有窄带频率的无线电传输，或者对于闪烁的光信号非常快速地闪烁。根据我们对天体物理学的了解，这种传输将清楚地是人为的，并且他们的发现将表示能够在星际距离上传输信号的技术。Seti努力通常抛弃宽带无线电信号和较慢的光脉冲，其物质不太明显。虽然这些信号可能来自智能生物，但它们也可能源于无线电波的自然来源，例如星际气体云，我们缺乏讲述差异的好方法。
简而言之，我们可能已经收到了智能生物的消息，并忽略了它，因为它并不符合我们对信号应该是什么样子的期望。这可能是我们尚未在搜索50年内检测任何星际通信的原因。
在过去的十年里，一半，我的同事和我寻求更好的方法。我们一直将信息理论应用于人类和动物通信系统，现在我们现在可以讲述特定物种可以传达复杂的想法，即使我们不知道他们在说什么。（我们使用术语“通信系统”，以免预先判断其他物种是否具有人类意义上的语言。）复杂的通信遵循一般的语法形式，揭示可能被称为智能内容的规则。如果我们有足够大的消息样本，我们可以量化其复杂性或规则结构的程度。在信息理论的数学中，这种结构被称为“条件信息熵”，并由基本通信单元之间的数学关系组成，例如字母和音素。在日常演讲中，我们认为这种结构作为语法，并且在更基本的水平上，因为声音与文字和句子的包装。我们首次在加利福尼亚州山景山景中的Seti Institute，已经开始在Seti数据中寻找这种结构。
mŸ同事布兰达·麦科恩和Sean F. HANSER在加州大学戴维斯分校的，我决定学习既被社会复杂性和高度依赖于声通信种类，使用声音信号，我们可以很容易地进行分类。因此，我们的前三个主题物种是宽吻海豚（Tursiops truncatus.)、松鼠猴(松鼠猴)，以及座头鲸(Megaptera novaeangliae.）。
从字母，单词年初统计研究出现人类语言学和音位的一个方面被称为齐普夫定律，哈佛大学语言学家乔治·齐普夫后。在英文文本中，有多个E的比T的，更T的比的，等等，一直到最低频繁字母，“Q”。如果一个列出了从“E”到“Q”在按频率的降序字母并绘制在对数 - 对数曲线图的频率，人们可以用一个45度线，也就是说适合的值，其具有斜率的直线-1。如果一个人有中国特色的由文本同样的事情，我们也得到了-1的斜率。而同样与字母，单词，或日语，德语，印地文谈话的音素，和许多其他语言也是如此。婴儿咿呀学语呢不是服从齐普夫定律。它的斜率小于-1，因为声音随意洒出近。但是，随着孩子学习他们的语言，斜率逐渐向上倾斜，达到-1约24个月的年龄。
他们没有收到整个消息能够填补空白。
根据数学语言学家，这个-1斜率表示给定系列的声音或书面符号包含足够的复杂性来构成语言。这是必要但不充分的条件，这意味着这是第一次复杂的测试，但不是它的证据。根据ZIPF本人，这个-1坡的原因是他称之为“最不努力的原则”的权衡。它在发射机之间罢免，他们希望消耗发出信号的最小能量和接收器，以及最冗余的接收器，以确保收到整个消息。
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信息理论的应用的关键是隔离的信令单元。例如，刚刚绘制所有在莫尔斯电码的点和线将实现约-0.2齐普夫斜率。但如果考虑多个点和虚线作为基本单位点点，点划线，点划线和虚线破折号，以及更长的序列-斜率倾斜朝向-1，反映如何字母表的字母在本系统中被编码。通过这种方式，我们可以逆向工程什么意义的原单位。
大多数语言学家习惯于假设ZIPF的法律只是人类的特征。所以我们非常兴奋地发现，在策划成人瓶颈吹口哨的发生频率之后，他们也服从了ZIPF的法律！后来，当两个婴儿瓶颈海豚出生在加利福尼亚州的海洋世界时，我们记录了他们的婴儿吹口哨，并发现他们与婴儿人的唠叨相同的Zipf的法律斜坡。因此，宝贝海豚潺潺声吹口哨，并且必须以不像宝宝人类学习语言的方式不相似的方式学习他们的通信系统。当海豚达到12个月的时候，他们的口哨的发生频率也达到了-1坡。
一种虽然我们尚未破译瓶子海豚在说什么，但我们继续建立他们和鲸鱼的通信系统，内部复杂性接近人类语言。这种复杂性使得通信有弹性。尽管存在环境噪声，干预信号传播的其他障碍，但是交换信息的任何生物都必须能够这样做。人类语言被构建以提供冗余。在最基本的级别，此结构确定将出现给定字母的概率。如果我告诉你我在想一个单词，你可能会猜到第一个字母是“t”，因为这是英语中最常见的词汇字母。你的猜测是安全的，但不是很好的信息。我们可能会说你用猜测来播放它。如果你猜你的字母“q”而且你是正确的，你可以获得一些关于我认为这个词的词的真实信息，如果这个词确实是以字母“q”开头。
现在迈出这一步。如果我告诉过你，我想到的是一个词中的第二封信，他们的第一个字母是“q”，你会立即猜到这封信“你”。为什么？因为你知道这两个字母一起与近100％的英语概率一起使用。要猜测缺少什么，您不仅使用了一封信的发生概率，而是条件这两个字母之间的概率 - 即“U”的概率给予字母“Q”已经发生。我们的大脑在需要修复传输中的错误时使用条件概率，例如在嘈杂的电话中的纸张或乱码的陈列单词上的褪色文本。
对于英语单词，条件概率可以连续指定大约9个单词。如果你漏掉了一个单词，你可以通过上下文猜出来;如果你连续漏掉了两个单词，你仍然可以从上下文中找到它们。举个简短的例子，比如句子里少了一个单词:“How are (blank) doing today?”我们可以很容易地从我们所知道的英语规则中填上“你”这个单词。现在考虑一个句子少了两个词:“How (blank) (blank) do today?”可以是:“乔今天过得怎么样?”但也有其他可能性。显然，缺失的单词越多，就越难从上下文中填补它们，它们之间的条件概率也就越低。对于大多数人类书面语言来说，当一个人连续漏掉大约9个单词时，条件依赖性就会消失。 With 10 words missing, one really has no clue what these missing words could be. In the language of information theory, human word entropy goes up to about ninth-order.
我们也在动物交流系统中发现了这些条件概率。举个例子，我们和阿拉斯加鲸鱼基金会的弗雷德·夏普一起在阿拉斯加东南部录制座头鲸的声音。座头鲸以它们的歌曲而闻名，这些歌曲通常是在它们去夏威夷交配时录制的。它们在阿拉斯加发出的叫声非常不同:用气泡发出的喂食叫声，目的是将鱼赶到网中;而不是鸣叫。我们记录了船只噪音存在和不存在时的这些声音。我们计算了海洋通道在多大程度上像电话线中的静电。然后，我们使用信息理论来量化鲸鱼需要降低多少声音才能确保正确接收信息。
即使是一个非常先进的外星文明，仍然需要遵守信息理论的规则。
正如预期的那样，随着船只噪音，鲸鱼放慢了他们的发声速度，就像在用背景中噪音谈话时会这样做。但他们在理论上所需的三分之一的三分之一来确保未经误解的情况下收到整个信息，他们的传播中的传输减速了。他们是如何逃脱而不是放缓他们的声音，因为噪音水平似乎需要？我们在意识到他们的通信系统必须具有足够的规则结构以恢复信号的最终二五的信号。驼背在他们的声音等同于单词之间是利用条件概率。他们没有收到整个消息能够填补空白。
我们也发现了海豚通信的内部结构。大区别是海豚的核心约为50个信号类型，而驼背有数百个。我们目前正在收集数据以确定驼背鲸联系统的最级熵可能是什么。
一种为了测试我们的方法从智能信号中分离天体物理学的能力，我们求助于射电天文学中的一个例子。1967年，天文学家乔斯林·贝尔·伯内尔(Jocelyn Bell Burnell)和安东尼·休伊什(Antony Hewish)发现了脉冲星，它们被称为“小绿人”(LGMs)。由于这些射电源脉冲如此频繁，一些科学家最初推测它们可能是非常高级的外星人的信标。所以我们在澳大利亚国家望远镜的Simon Johnston的帮助下重新分析了Vela脉冲星的脉冲，得到了脉冲星信号的Zipf斜率约为-0.3。这与我们所知道的任何语言都不一致。此外，我们发现脉冲星信号中很少或没有条件概率结构。事实上，脉冲星现在被认为是恒星超新星的自然残留物。因此，信息论可以很容易地区分假定的智能信号和自然源。
我们目前正在分析SETI研究所艾伦望远镜阵列获得的微波数据，该阵列由42个独立望远镜组成，在1到10千兆赫的频段内进行观测。除了通常寻找窄的无线载波的技术外，我们现在开始应用信息理论的测量方法。这项工作是与SETI研究所的格里·哈普、乔恩·理查兹和吉尔·塔特合作完成的。例如，如果我们发现了遵守Zipf定律的信号，这将鼓励我们继续寻找信号中的类似语法的结构，以便量化候选消息的实际复杂程度。
为了传递知识，即使是一个非常先进的外星文明仍然必须遵守信息理论的规则。虽然可能由于缺乏共同的符号（但是，我们与例如驼背鲸有同样的问题），但我们会发现他们的通信系统的复杂程度 - 以及他们的思维过程是。如果SETI信号的条件概率是例如20阶，则不仅是原点的信号，而且它将反映比任何地球上的语言更复杂。我们将具有定量衡量传递ETI物种的思维过程的复杂性。
Laurance R. Doyle是伊利诺伊州埃尔伊州州普林亚岛学院的物理学研究所的主任，以及加利福尼亚州山景Seti学院量子天体学院的Quantum Astrophysics集团的组织者。他是美国宇航局开普勒使命科学团队的成员，并带领球队首次直接检测一条传票的星球，开普勒-16b（绰号“Tatooine”）。
本文最初发布鹦鹉螺的宇宙2016年11月。
