美國科學家團隊開發出了一種基於人工智慧的系統，能夠以90% 的準確率檢測出生命跡象。該系統能夠區分生物材料和非生物材料。它對了解地球和火星上的生命起源以及探測地外生命具有重要意義，並且有可能改變天體生物學。

人類正在尋找其他星球上的生命，但當我們看到生命時，如何辨識它？現在，美國的一個科學家團隊創建了一個人工智慧系統，能夠識別其他星球上的生命跡象，準確率高達90%。7月14日星期五，在里昂舉行的戈爾德施密特地球化學會議上，該研究成果首次向科學家展示，並得到了該領域其他研究人員的積極回應。相關細節最近也發表在同行評審期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。

首席研究員、卡內基研究所地球物理實驗室和喬治梅森大學的羅伯特-海森教授說：”這是我們在識別其他世界生命的生化跡象方面取得的重大進展。它為在無人飛船上使用智慧感測器搜尋生命跡象開闢了道路。”

自1950 年代初以來，科學家就知道，在適當的條件下，混合簡單的化學物質可以形成生命所需的一些更複雜的分子，如氨基酸。從那時起，人們在太空中發現了更多生命所需的成分，例如製造DNA 所需的核苷酸。但是，我們怎麼知道這些成分是源自於生物，還是由另一個非生物過程隨著時間的推移而產生的。不知道這一點，我們就不知道我們是否探測到了生命。

2016年6月，好奇號漫遊車在火星表面拍攝的自拍照。好奇號”漫遊車使用了本通知中描述的熱解-GCMS設備。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/MSSS

Bob Hazen說：”我們正在提出一個根本性的問題：與無生命世界的化學相比，生命的化學是否存在根本性的不同？是否存在影響生物分子多樣性和分佈的’生命化學規則’？我們能否推導出這些規則，並用它們來引導我們模擬生命起源或探測其他世界生命的微妙跡象？我們發現可以。從進化的角度來看，生命的維持並不容易，因此有某些途徑是可行的，而某些途徑是不可行的。我們的分析並不依賴對化合物的絕對識別，而是透過觀察化合物與樣本背景的關係來確定生物/非生物起源。”

科學家採用經過美國國家航空暨太空總署飛行測試的熱解氣體色譜質譜法（GCMS），分析了134 種不同的富碳樣本，這些樣本來自活細胞、年齡退化樣本、經過地質處理的化石燃料、富碳隕石以及實驗室合成的有機化合物和混合物。

其中59 個樣本來自生物（生物），如一粒米、一根頭髮、原油等。75 種為非生物來源（非生物），如胺基酸等實驗室合成的化合物，或來自富碳隕石的樣本。樣品首先在無氧環境中加熱，使樣品分解（這一過程稱為熱解）。然後用氣相層析質譜儀（GC-MS）對處理過的樣本進行分析，這種分析設備可以將混合物分離成各個組成部分，然後進行識別。利用一套機器學習方法，將每個非生物或生物樣本的三維（時間/強度/品質）資料用作訓練或測試子集，從而建立了一個能夠預測樣本非生物或生物性質的模型，準確率超過90%。

7 月14 日，在法國里昂舉行的戈爾德施密特地球化學會議上，作為地球和其他行星系統生命地球生物學會議的一部分，哈森教授首次向科學家介紹了這項工作。

在回答聽眾提問時，Hazen 教授確認說：”研究小組將能夠擴大生物特徵的範圍，探測地外生命，這些生命可能與地球上的生命有本質區別。”

會議聯合主席阿納斯塔西婭-揚奇琳娜（聖路易斯不可能感測公司）和法比安蓋布（波昂大學）指出，與會科學家的現場回饋熱烈而積極。

Yanchilina博士說：「整個會議進行得很順利，這個講座是蛋糕上的櫻桃之一。當我們發現生命時，這讓我們離認識生命更近了一步」。

這意味著什麼

Hazen 教授接著說：「這項工作產生了一些有趣而深刻的影響。首先，我們可以把這些方法應用到地球和火星的古樣本中，找出它們是否曾經有生命。這對於研究火星上是否存在生命顯然非常重要，但它也能幫助我們分析地球上非常古老的樣本，幫助我們了解生命最初開始的時間。

這也意味著，在深層上，生物化學和非生物化學在某種程度上是不同的。這或許也意味著，我們或許能夠將來自其他星球、其他生物圈的生命形式與我們所知的地球上的生命形式區分開來。這意味著，如果我們在其他地方發現了生命，我們就可以知道地球上的生命和其他星球上的生命是來自一個共同的起源（泛生），還是來自不同的起源。

真正讓人感到驚訝的是，我們只對生物或非生物這兩種屬性訓練了機器學習方法，但該方法卻發現了三種不同的種群-非生物種群、生物活體種群和生物化石種群- -換句話說，它可以區分化石樣本和更近期的生物樣本。這一驚人的發現讓我們樂觀地認為，光合生命或真核生物（有細胞核的細胞）等其他屬性也有可能被區分出來。

總之，這項研究只是一個開端，它可能會成為從神秘的有機混合物中提取資訊的廣泛有用的方法。”

Emmanuelle Javaux 教授（比利時列日大學早期生命痕跡與演化-天體生物學實驗室主任、天體生物學研究室主任）評論說：

“我認為這項新研究非常令人興奮。這是一條值得探索的新研究途徑，因為它似乎可以根據分子的複雜性來區分非生物有機物和生物有機物，並有可能成為天體生物學任務的絕佳工具。在地球生命最古老的推測和爭論痕跡上，以及在三個生命領域的現代生物和化石生物上測試這種新方法也將非常有趣！這可能有助於解決我們社區的一些熱點爭論。”