Fra kosmiske stråler til kardiologi – Physics World

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world.jpg" data-caption="Tværfaglig præst Azadeh Keivani turned her sights from astrophysics to data science in healthcare, while also founding an educational non-profit organization. (Courtesy: Ashkan Balouchi)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world.jpg”>

Astrofysiker blev dataforsker Azadeh Keivani har haft en usædvanlig karriererejse. Fra en tidlig interesse for astronomi som gymnasieelev i Iran flyttede hun til USA for at færdiggøre en ph.d. og postdoc i kosmiske stråler og partikelastrofysik og udvikler nu maskinlæringsteknikker på tværs af sundhedsvæsen, uddannelse og erhvervsliv. Keivani brænder også for at dele sin rejse med nuværende studerende.

I dag arbejder hun kl NewYork-Presbyterian Hospital, udvikle AI-modeller til kardiologi. I 2023 modtog Keivani American Physical Society (APS) Forum om Industriel og Anvendt Fysik (FIAP) Karriere Lectureship Award. Hun fortæller om vigtigheden af ​​at være fordomsfri, værdien af ​​tværfaglige samarbejder, hendes engagement i pædagogiske initiativer og om at beslutte, om hun vil blive i den akademiske verden.

Hvad vakte din første interesse i naturvidenskab, og fysik i særdeleshed?

Da jeg gik i mellemskolen, deltog jeg i en stjernekiggerbegivenhed for første gang, og det var så fascinerende for mig. Ikke kun at se på selve himlen, men også at være omgivet af seje mennesker var inspirerende. Derefter tilmeldte jeg mig et astronomimagasin, der holdt regelmæssige arrangementer, herunder stjernekiggeriaftener og astronomiworkshops i Teheran, hvor jeg gik i skole. Jeg troede, at fysik var det tætteste på astronomi, som jeg kunne forfølge.

Senere på gymnasiet blev jeg meget interesseret i selve fysikken, i at løse fysikproblemer samt at læse lærebøger på bachelor- og endda postgraduate-niveau. Jeg forstod ikke meget, og matematikken var hård, jeg var bare spændt på at se, hvad bøgerne talte om.

På det tidspunkt i Iran havde vi en universitetsoptagelsesprøve for alle i landet, og de sorterede folk ud fra deres interesse og eksamensresultat. Jeg endte med det fag og universitet, jeg ville, som var fysik på Sharif University of Technology i Teheran.

Hvad fik dig til at tage en ph.d. i astrofysik? Og hvordan var det at være en del af et stort samarbejde?

Da jeg var på Sharif University, begyndte jeg at arbejde med en kosmisk-strålefysikgruppe, og jeg besluttede at fortsætte inden for dette felt i gymnasiet. I 2007, da jeg var tredjeårs bachelor, deltog jeg i International Cosmic Ray Conference (ICRC) i Mexico. Det var en stor oplevelse, fordi jeg lærte en masse mennesker at kende fra forskellige amerikanske universiteter, inklusive en gruppe på Louisiana State University (LSU), som jeg kom til et år senere til min ph.d. Jeg arbejdede på virkningerne af de galaktiske magnetfelter på afbøjninger af ultrahøjenergi kosmiske stråler. Min rådgiver var James Matthews, en af ​​pionererne inden for Pierre Auger Cosmic Ray Observatory. Han har altid været en god mentor for mig, og jeg er så glad for, at vi stadig er i kontakt.

At arbejde i et samarbejde har sine fordele og ulemper. For eksempel er forfatterlister i de fleste samarbejder skrevet i alfabetisk rækkefølge, så selvom du er hovedbidragyder, vil du ikke være den første forfatter på papiret. Dette betyder normalt lavere synlighed for yngre fysikere. Men samtidig opbygger du et meget stort netværk, da du løbende går til samarbejdsmøder. Det gjorde det forholdsvis nemt for mig at finde en postdoc stilling. Jeg blev ansat af Miguel Mostafa , Doug Cowen for en postdoc ved Pennsylvania State University, som jeg kom til i 2014. De gjorde sammen med Derek Fox min tid i Penn State virkelig frugtbar. jeg tænker på  dem som mine evige mentorer, som havde stor indflydelse på min karriere.

Der blev jeg en del af IceCube Neutrino Observatorium og et projekt kaldet Astrophysical Multi-messenger Observatory Network (AMON). Dette var et projekt for at bygge cyberinfrastruktur, der forbinder alle højenergiske astrofysiske observatorier i et enkelt netværk. Vi fik data, kørte analyser i realtid, og hvis der var et signal, der pegede på en astrofysisk begivenhed eller kilde på himlen, ville det sende advarsler til andre observatorier. Med dette system opdagede vi første bevis på en astrofysisk højenergi-neutrinokilde i 2017.

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world-1.jpg" data-caption="Skinne lyst Azadeh Keivani and collaborators at AMON, IceCube, Swift, Fermi and other observatories discovered the first evidence of an astrophysical high-energy neutrino source in 2017. This artistic rendering depicts a powerful blazar, the origin of IceCube neutrino IC170922. (Courtesy: IceCube Collaboration/Google Earth: PGC/NASA US Geological Survy Data SIO,NOAA, US Navy, NGA, GEBCO Landsat/Copernicus)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world-1.jpg”>

En af de bedste ting ved at arbejde på AMON-projektet var følelsen af ​​ejerskab. Jeg arbejdede tæt sammen med en anden postdoc, Gordana Tešić, som er en god ven nu. Jeg udviklede også flere bløde færdigheder samt tekniske færdigheder såsom kodning, opbygning af Python-pakker og databaser, statistisk analyse og maskinlæringsmodellering.

Hvad var de næste skridt for dig efter din postdoc?

Efter min postdoc begyndte jeg at søge fakultetsstillinger. På det tidspunkt var min mand i New York, og jeg ville virkelig gerne have et job der, så jeg endte med at vælge dette treårige lektorat kaldet Frontiers of Science Fellowship ved Columbia University.

Dette program, grundlagt af astronom og underviser David Helfand, rekrutterer personer med ph.d.er med forskellig STEM-baggrund – på tværs af fysik, biologi, kemi, neurovidenskab og geovidenskab. Ideen er at indgyde de videnskabelige vaner i sindet hos nye studerende gennem forskellige discipliner, så hver eneste af os var nødt til at undervise i alle disse emner. Vi underviste i forskellige videnskabelige færdigheder, såsom hvordan man læser artikler og hvordan man skelner videnskab fra pseudovidenskab, hvordan man forstår tendenser i plot og statistik. Det var meget udfordrende og interessant, fordi jeg for første gang i lang tid skulle lære begreber uden for fysik, for at kunne undervise i dem. Jeg var også en NASA-finansieret forsker ved Columbia Astrophysics Laboratory, ved hjælp af data fra adskillige højenergi-astrofysiske observatorier inden for multimessenger astronomi; Jeg fokuserede på at udnytte maskinlæringsteknikker.

På samme tid under min Columbia  lektorat, undervisning blev meget interessant for mig, og også uddannelse mere generelt. Jeg begyndte at tænke på, hvordan jeg kunne hjælpe elever, især fra undertjente lokalsamfund. På mange måder er vores uddannelsessystemer stadig ret traditionelle. Men verden ændrer sig, så eleverne har virkelig brug for at udvikle deres tekniske, digitale og iværksætterevner fra tidligt. Ofte har minoritetsstuderende og dem med lavindkomstbaggrund ikke tilstrækkelige muligheder eller mentorer til rådighed for dem til at hjælpe med at planlægge deres uddannelse og karriere. Dette havde jeg i tankerne, især i de tidlige dage af COVID-19-pandemien, og derfor var jeg med til at stifte en non-profit organisation for uddannelsesteknologi for at styrke den næste generations arbejdsstyrke, kaldet Digital Age Academy (DAA).

Vi rekrutterede elever fra 11. eller 12. klasse (i alderen 16-18) ved at samarbejde med gymnasier i South Bronx i New York. Vi udviklede nogle arbejdsstyrke- og iværksætterudviklingsprogrammer, og vi matchede studerende med mentorer. Sammen definerede de nogle projekter, der hjalp deres familier eller deres lokalsamfund, og de havde nogle geniale ideer. I slutningen af ​​2020 dimitterede vi den første DAA-kohorte.  Vi kører nu en række programmer i løbet af året og har firma- og skolepartnere.

Du er nu flyttet ud af den akademiske verden og er i en brancherolle, der stadig er stærkt involveret i fysik. Hvad var nogle af de faktorer, du overvejede, da du traf dette karrierevalg?

Der var et par ting, jeg tænkte på. Den ene var, om jeg ville fortsætte med at arbejde med det snævre emne multibudskabsastrofysik, eller at udforske nye forskningsfelter. Jeg tænkte på, om jeg ville blive hyperspecialiseret, eller at udvikle nye færdigheder og have et multidimensionelt perspektiv på den professionelle verden. Det blev mere tiltalende for mig, selv om jeg ved, at de fleste mennesker ønsker at klatre op ad virksomhedernes eller akademiske stigen.

Jeg tænkte også på lønnen, fordi det er meget dyrt at bo i New York. Det er ikke nødvendigvis det vigtigste, men det var bestemt en faktor. Mange af mine ph.d.-venner, der gik ind i finans eller datavidenskab, tjente tre eller fire gange en postdoc-løn.

Jeg ville også blive i New York, for for en immigrant som mig er det den bedste by. Du føler, du hører til her. Men hvis jeg ville blive professor, skulle jeg søge overalt i USA. Balancen mellem arbejde og privatliv var et andet aspekt, og jeg var også fascineret af at lære om andre kulturer uden for partikelastrofysiksamfundet.

I slutningen af ​​2020 besluttede jeg at forlade Columbia, og i et år fortsatte jeg kun med at arbejde på DAA. I slutningen af ​​2021 besluttede jeg at søge data science-stillinger, men med et videnskabeligt præg, så jeg fokuserede på biotek og sundhedspleje. Jeg endte kl Mindesmærke Sloan Kettering Cancer Center (MSK) som senior data scientist. Jeg var en del af et team kaldet "Teknologi inkubation”, som omfattede forskellige eksperter inden for design, produkt, teknik og datavidenskab, som arbejdede sammen om at bringe nye teknologier til kræftbehandling. Så, i begyndelsen af ​​2023, startede jeg min nuværende rolle på NewYork-Presbyterian Hospital.

Hvordan er en typisk dag for dig nu, og hvad er nogle af de vigtigste færdigheder, du bruger i dit job?

Vores team, herunder videnskabsmænd og ingeniører på NewYork-Presbyterian, arbejder tæt sammen med Columbia University's afdeling for kardiologi og afdeling for biomedicinsk informatik. Jeg bruger hovedsageligt ekkokardiografiske data og bygger deep-learning-modeller til at opdage hjerte-kar-sygdomme på tidligere stadier. Vi automatiserer hele processen med at læse ekkokardiografiske billeder og klip, og disse modeller hjælper kardiologer med hurtigt at aflæse ekkoerne og diagnosticere sygdomme som aortastenose.

Når du bygger maskinlærings- eller statistiske modeller for at løse problemer, skal du definere problemet godt og komme med et klart spørgsmål og en hypotese

Jeg bruger både min fysikviden og de tekniske færdigheder, jeg har tilegnet mig i den akademiske verden. Når du bygger maskinlæring eller statistiske modeller for at løse problemer, skal du definere problemet godt og komme med et klart spørgsmål og en hypotese, som min fysikbaggrund hjælper med. Jeg skal også bruge mine computerfærdigheder til at forbehandle og analysere dataene.

Når jeg har et godt datasæt, bruger jeg den matematik, jeg lærte på gymnasiet, til at finde den bedste algoritme til at bygge modellen op omkring. At være skeptisk er en anden ting, jeg har lånt fra at være fysiker – f.eks.  vi skal teste modellerne i kliniske undersøgelser, så det er meget vigtigt at sikre, at de har anstændige resultater.

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world-2.jpg" data-caption="AI i kardiologi Azadeh Keivani now works on building deep-learning models using echocardiographic data, such as the scan imaged here, to detect cardiovascular diseases at earlier stages. (Courtesy: Shutterstock/PIJITRA PHOMKHAM)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world-2.jpg”>

Vi bruger også mange fysikkoncepter i kardiologi og sundhedspleje generelt. Du skal for eksempel bruge Doppler-effekten, når du sender og modtager signaler fra hjertet. Ud fra signalets hastighed og frekvens kan du beregne blodets hastighed.

Et andet interessant eksempel, fra da jeg arbejdede på MSK, var, da jeg bemærkede, at en tidligere kollega fra partikelastrofysik havde skrevet på nettet om forskere ved MSK, som havde brugt Cherenkov-effekten i deres billedbehandlingsteknik til tumordetektion. Jeg kontaktede ham, og vi ringede alle sammen. Det var meget interessant, fordi han er partikelastrofysiker, og de to andre mennesker var en biolog og en onkolog, og jeg var midt imellem. Det satte gang i et samarbejde mellem vores team hos MSK og det andet team hos MSK, fordi jeg havde nogle ideer til en maskinlæringsmodel til deres data.

I 2023 blev du tildelt American Physical Society (APS) Forum om industriel og anvendt fysik (FIAP) lektorat. Kan du fortælle mig lidt om det arbejde?

Efter jeg startede min karriere inden for sundhedsvæsenet, begyndte jeg at tænke på at holde foredrag for kandidatstuderende og postdocs for at fortælle dem min historie. Jeg ville fortælle om mine oplevelser i og uden for den akademiske verden, dele de fordele og ulemper, jeg overvejede, da jeg rejste, og give folk mulighed for at tænke over deres egen unikke karrierevej.

Jeg gik på fire universiteter og holdt foredrag, og jeg kunne helt se mig selv i de dejlige studerende, hvor almindelige vores bekymringer og udfordringer er. Jeg ville også hjælpe internationale studerende, der skal tænke på visa på vejen mod at få en mere fast status i USA.

Da jeg modtog FIAP-prisen, var jeg meget begejstret, fordi jeg nu har flere muligheder for at gå på forskellige skoler og inspirere eleverne til at tænke ud af boksen. En del af denne pris er at give forelæsninger på mindst tre institutter, herunder en undertjent skole. Jeg er blevet inviteret til ApS marts møde, hvor jeg modtager min pris, og jeg vil også holde en inviteret snak om min rejse og mine råd om karrieremuligheder for fysikere.

Hvad er dit råd til studerende, der starter i dag? Hvad ved du nu, som du ville ønske, du havde vidst, da du startede din karriere?

Da jeg var studerende, husker jeg, at de fleste af os, der var astronomistuderende, kun deltog i astronomiseminarer. Hvis du vil arbejde med ét emne og blive rigtig god til det, så vil du måske bruge hvert eneste minut på at fokusere på det emne. Forbeholdet er, at du bliver så fokuseret, at du måske glemmer nye indsigter og perspektiver. At komme med nye ideer sker ikke i ensomhed. Det sker, når man bliver udsat for andres tanker, arbejde og erfaringer.

Det er ikke muligt at deltage i alle foredrag, men hvis jeg var studerende igen, ville jeg helt sikkert tage til flere seminarer og udforske andre naturvidenskabelige afdelinger på campus. Nogle gange holder foredragsholdere mere generelle foredrag, der ikke nødvendigvis er særlig tekniske, så du måske fatter halvdelen af ​​en tale om et andet felt og forstår deres tilgang. Du kan endda gå til en kunstforestilling og skabe en ny idé om dit eget arbejde, eller indse, at du er interesseret i et felt som finans eller spilindustrien. Så hold øjnene åbne og hav et åbent sind.

Jeg kan huske, at jeg i slutningen af ​​gymnasiet følte et stort pres, og jeg var bekymret for at finde en postdoc. Du skal huske, at du har udviklet en masse færdigheder, og du har en masse viden og erfaring. Du vil altid være i stand til at finde et job, og ikke kun overleve, men trives. Du skal bare tro på dig selv, og du kan gøre fantastiske ting. Du kan være den person, der opdager noget nyt eller skaber noget for andre mennesker. Så disse er kritiske, afgørende øjeblikke i livet. Selvom de er skræmmende, kan de føre dig til at blive den bedste udgave af dig selv.

Til sidst er der øjeblikke i alles karriere og i livet generelt, hvor du føler dig skuffet og føler, at du ikke kan lykkes. Du tror måske, at du ikke kan finde et job, eller at du ikke er god til én ting. Dette er meget normalt og er faktisk ikke en dårlig ting. Det betyder, at du reviderer dine værdier, og du kan bruge den mulighed til at finde dit næste skridt. Tro ikke, det er verdens undergang. Det er begyndelsen på et nyt kapitel.

• Denne artikel blev første gang offentliggjort i APS karriere, en guide udgivet af Fysik verden på vegne af American Physical Society. Du kan læse hele guiden online

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
• PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
• PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
• PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/from-cosmic-rays-to-cardiology/