IA encontra padrões moleculares que podem identificar vida extraterrestre

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/06/2021

A análise conjunta dos dados mostrou resultados muito mais promissores do que os resultados típicos da espectrometria de massas.
[Imagem: Nicholas Guttenberg et al. - 10.3390/life11030234]

Busca de vida alienígena

O interesse teórico em sinais de vida em outros planetas e luas está aos poucos se transformando em busca prática por sinais de vida, como é o caso da missão do robô Perseverança em Marte e as observações das atmosferas dos exoplanetas.

Ocorre que não há nenhuma garantia de que os extraterrestres sejam como nós ou que exista algo como uma biologia universal, que possa explicar todas as formas de vida, o que demonstra que a busca de vida em outros planetas não pode ser terra-cêntrica.

Mas isso não significa que não tenhamos boas ferramentas para começar essa procura tão promissora.

Uma equipe dos EUA e do Japão acaba de demonstrar que é possível classificar substâncias complexas como biológicas ou não-biológicas usando uma combinação de espectrometria de massa e um programa de inteligência artificial para analisar os resultados.

Identificando substâncias vivas

A espectrometria de massa é uma das ferramentas mais utilizadas pelos cientistas pela sua capacidade de medir simultaneamente múltiplos compostos químicos presentes em uma amostra, fornecendo uma espécie de "impressão digital" química dessa amostra.

A grande dificuldade reside em interpretar essas impressões digitais e dizer se a substância encontrada é biótica ou abiótica.

A busca por indicadores de vida extraterrestre pode apresentar muitos falsos positivos.
[Imagem: Edith C. Fayolle et al. - 10.1038/s41550-017-0237-7]

E, no caso da busca por vida extraterrestre, há complicações: Será que a vida na Terra fez algumas escolhas arbitrárias no início da evolução e, portanto, poderíamos encontrar formas de vida totalmente diferentes, ou deveríamos esperar que toda a vida em todos os lugares fosse forçada a ser exatamente da mesma forma que é na Terra? Como podemos saber se a detecção de um determinado tipo de molécula indica se ela foi ou não produzida por vida extraterrestre?

Nicholas Guttenberg e seus colegas decidiram encarar esse problema de um ponto de vista experimental.

Para isso, eles mediram os espectros de massa de uma ampla variedade de misturas orgânicas complexas, incluindo derivados de amostras abiológicas feitas em laboratório (que eles têm certeza de que não são vivas), misturas orgânicas encontradas em meteoritos (que têm compostos orgânicos produzidos abiologicamente que parecem nunca ter se tornado vivos), microrganismos cultivados em laboratório e petróleo não processado (que se acredita ter-se originado de organismos que viveram há muito tempo na Terra).

Em vez de, como comumente se faz, olhar apenas os picos nos dados, que mostram a presença de cada molécula específica, a equipe agregou os dados e olhou para as estatísticas e para a distribuição geral dos sinais.

Quando os dados foram analisados dessa maneira, misturas orgânicas complexas, como aquelas derivadas de seres vivos, petróleo e amostras abiológicas, apresentaram "impressões digitais" muito diferentes.

Como esses padrões são muito mais difíceis de serem detectados por um ser humano do que a presença ou ausência de moléculas individuais, os pesquisadores então inseriram os dados em um programa de aprendizado de máquina, para que a inteligência artificial aprendesse a lidar com o problema.

Já está sendo fabricada a câmera que pode encontrar vida extraterrestre.
[Imagem: Emma E. Wollman et al. - 10.1364/OE.27.035279]

Classificação do que é vivo

Surpreendentemente, os pesquisadores constataram que os algoritmos foram capazes de classificar com precisão as amostras como vivas ou não-vivas com uma precisão de quase 95%.

E este resultado foi obtido depois que a equipe simplificou os dados brutos consideravelmente, tornando plausível que instrumentos de baixa precisão - instrumentos em espaçonaves são frequentemente de menor capacidade que os instrumentos de laboratório - obtenham dados de resolução suficiente para permitir a classificação precisa de uma amostra como sendo de origem biológica ou não.

Como sempre ocorre com a tradicional "caixa preta" da inteligência artificial, os pesquisadores não sabem como o programa chega a tamanha precisão na classificação da origem biológica das amostras, mas eles levantam a hipótese de que seja por causa do modo como os processos biológicos, que modificam os compostos orgânicos de maneira diferente dos processos abiológicos, se relacionam com os processos que permitem que a vida se propague - os processos vivos precisam fazer cópias de si mesmos, enquanto os processos abiológicos não têm nenhum processo interno que controle isso.

"Este tipo de análise relacional pode oferecer amplas vantagens para a busca de vida no Sistema Solar, e talvez até mesmo em experimentos de laboratório projetados para recriar as origens da vida," disse James Cleaves, membro da equipe.

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