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信号的世界
本章概述了信号的基础知识。
一部影史经典之作，《异形》（1979）讲述了商业太空船“诺斯特罗莫号”在探测到一艘废弃外星飞船发出的信号后，降落在卫星LV-426上。船员们发现一个房间内布满了数百个巨大的类似蛋状物体，其中一个附着在了一名船员身上。正是由此，一种外星生物进入了诺斯特罗莫号，并展开致命的游戏。
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图片来源：《异形》（1979），二十世纪福克斯
一个数字信号处理问题
假设你在这门课程之后对数字信号处理（DSP）产生了兴趣。多年以后，你被聘为一艘前往遥远星系的国际宇宙飞船的首席DSP科学家。为了区分友好与敌对信号，全球太空机构的顶尖科学家们根据数十年的经验给出了一条简单标准：如果信号在6.8 kHz处的归一化幅度高于-20 dB，则该信号极有可能来自外星来源；否则，它应来自需要帮助的其他国家的飞船。根据各国通过条约制定的空间协议，飞船必须前往援助遇险者。
在飞船中，你接收到如下所示的信号，并运用全部专业知识进行分析（因为生命危在旦夕）。
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飞船接收到的信号
你会向船长提出什么建议？
- 前去调查（如果人类需要帮助）
- 立即转向相反方向逃离（如果周围有危险的外星生物）
在本课程中，我们将探讨这类问题（以及更多类似问题）。
寻找外星生命
如果你觉得上述情境有些戏剧化，请记住，我们实际上在地球上就正在做类似的事情。美国有一个名为“地外文明搜寻计划”（SETI）的项目，汇聚了上百名科学家。根据其官网介绍：
这是一项旨在探测宇宙中可能存在的技术型文明的尝试，尤其是我们银河系内的生命迹象。在太阳系之外，可能存在数十亿个适合生命存在的地点。凭借当前的技术能力，我们已具备发现宇宙生命迹象的可能性，而在SETI实验的具体案例中，我们甚至有望发现技术水平至少与我们相当的智慧生命。
你认为这些科学家大多精通哪个领域才能实现这一目标？
DSP是一门令人惊叹的学习科目。尽管你接触的只是现实世界中极小的一部分，却能产生远超其投入的巨大影响。这究竟是如何做到的？答案就在于DSP的神奇之处。