A kozmikus sugaraktól a kardiológiáig – Fizika világa

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world.jpg" data-caption="Interdiszciplináris sikeres 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”>

Az asztrofizikusból adattudós lett Azadeh Keivani szokatlan karrierje volt. Korai, iráni középiskolásként a csillagászat iránti érdeklődése miatt az Egyesült Államokba költözött, hogy doktori és posztdoktori fokozatot szerezzen a kozmikus sugarak és a részecskeasztrofizika témakörében, és most gépi tanulási technikákat fejleszt az egészségügyben, az oktatásban és az üzleti életben. Keivani emellett szenvedélyesen megosztja utazását a jelenlegi hallgatókkal.

Ma itt dolgozik New York-Presbiteriánus Kórház, mesterséges intelligencia modellek fejlesztése a kardiológia számára. 2023-ban Keivani megkapta az American Physical Society (APS) Fórum az Ipari és Alkalmazott Fizikai (FIAP) Karrier Előadói Díj. Beszél a nyitottság fontosságáról, az interdiszciplináris együttműködések értékéről, az oktatási kezdeményezésekben való részvételéről és annak eldöntéséről, hogy marad-e a tudományos életben.

Mi váltotta ki kezdeti érdeklődését a tudományban és különösen a fizikában?

Középiskolás koromban először vettem részt csillagnéző eseményen, és ez annyira lenyűgöző volt számomra. Nemcsak magát az eget nézni, hanem menő emberekkel körülvéve is inspiráló volt. Ezt követően feliratkoztam egy csillagászati ​​magazinba, amely rendszeres eseményeket tartott, köztük csillagnéző éjszakákat és csillagászati ​​műhelyeket Teheránban, ahol iskolába jártam. Úgy gondoltam, hogy a fizika áll a legközelebb a csillagászathoz, amit űzhetek.

Később a gimnáziumban nagyon érdekelt maga a fizika, a fizika feladatok megoldása, valamint az alapképzési, sőt posztgraduális szintű tankönyvek olvasása is. Nem sokat értettem, és nehéz volt a matek, csak izgatott voltam, hogy lássam, miről beszélnek a könyvek.

Abban az időben Iránban az országban mindenkinek volt egyetemi felvételi vizsgája, érdeklődésük és vizsgapontszámuk alapján válogatták az embereket. Végül a kívánt tárgyhoz és egyetemhez jutottam, ami a fizika volt Sharif Műszaki Egyetem Teheránban.

Mi késztetett arra, hogy asztrofizikából doktorált? És milyen volt egy nagy együttműködés részeként?

Amikor a Sharif Egyetemen tanultam, elkezdtem dolgozni egy kozmikus sugárzás fizika csoporttal, és úgy döntöttem, hogy ezen a területen folytatom tovább az egyetemen. 2007-ben, amikor harmadéves egyetemista voltam, részt vettem a Nemzetközi Kozmikus Sugár Konferencia (ICRC) Mexikóban. Ez nagyszerű élmény volt, mert sok embert megismertem különböző amerikai egyetemekről, köztük egy csoportot is Louisiana Állami Egyetem (LSU), amelyhez egy évvel később csatlakoztam a doktori fokozatért. A galaktikus mágneses mezők ultranagy energiájú kozmikus sugarak eltérítésére gyakorolt ​​hatásával foglalkoztam. A tanácsadóm az volt James matthews, egyik úttörője a Pierre Auger Kozmikus Sugár Obszervatórium. Mindig is nagyszerű mentor volt számomra, és nagyon boldog vagyok, hogy még mindig kapcsolatban vagyunk.

Az együttműködésben való munkának megvannak az előnyei és hátrányai. Például a legtöbb együttműködésben a szerzők listája ábécé sorrendben készül, így még ha Ön a fő közreműködő is, nem Ön lesz az első szerző a papíron. Ez általában gyengébb láthatóságot jelent a fiatal fizikusok számára. Ugyanakkor egy nagyon nagy hálózatot épít ki, mivel rendszeresen jár együttműködési találkozókra. Így viszonylag könnyen találtam posztdoktori pozíciót. engem vett fel Miguel Mostafa és a Doug Cowen a Pennsylvania State University posztdoktori címére, amelyhez 2014-ben csatlakoztam. Derek Fox-szal együtt ők tették igazán gyümölcsözővé a Penn State-ben eltöltött időmet. arra gondolok  mint örök mentoraim, akik nagy hatással voltak a karrieremre.

Ott részese lettem a IceCube Neutrino Obszervatórium és az úgynevezett projekt Astrophysical Multi-Messenger Observatory Network (AMON). Ez a projekt az összes nagy energiájú asztrofizikai obszervatóriumot egyetlen hálózatban összekötő kiberinfrastruktúra kiépítésére irányult. Adatokat kaptunk, valós idejű elemzést futtattunk, és ha volt olyan jel, amely egy asztrofizikai eseményre vagy forrásra mutatott az égen, akkor riasztást küldene más obszervatóriumoknak. Ezzel a rendszerrel felfedeztük a 2017-ben az asztrofizikai nagyenergiájú neutrínóforrás első bizonyítéka.

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world-1.jpg" data-caption="Fényesen ragyog 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”>

Az egyik legjobb dolog az AMON projekten való munka során a tulajdonosi érzés volt. Szorosan együttműködtem egy másik posztdoktorral, Gordana Tešić, aki most jó barát. Emellett számos soft-készséget, valamint technikai készségeket fejlesztettem, mint például a kódolás, Python-csomagok és adatbázisok készítése, statisztikai elemzés és gépi tanulási modellezés.

Mik voltak a következő lépései a posztdoktori vizsgálat után?

A posztdoktori munkám után elkezdtem jelentkezni kari állásokra. Abban az időben a férjem New Yorkban volt, és nagyon szerettem volna ott dolgozni, így végül ezt a három éves előadói képzést választottam. Frontiers of Science Fellowship a Columbia Egyetemen.

Ezt a programot csillagász és oktató alapította David Helfand, különböző STEM-háttérrel rendelkező PhD-s embereket toboroz – a fizika, a biológia, a kémia, az idegtudomány és a földtudományok területén. Az ötlet az, hogy különböző tudományterületeken keresztül meghonosítsák az új hallgatókban a tudományos gondolkodásmódot, így mindannyiunknak meg kellett tanítanunk ezeket a témákat. Különféle tudományos ismereteket tanítottunk, például hogyan kell cikkeket olvasni, hogyan lehet megkülönböztetni a tudományt az áltudománytól, hogyan lehet megérteni a cselekmények és a statisztikák trendjeit. Nagy kihívás és érdekes volt, mert hosszú idő óta először kellett fizikán kívüli fogalmakat tanulnom, hogy taníthassam őket. Én is a NASA által finanszírozott kutató voltam Columbia Asztrofizikai Laboratórium, több nagyenergiájú asztrofizikai obszervatórium adatait felhasználva a több üzenetküldő csillagászatban; A gépi tanulási technikák kiaknázására összpontosítottam.

Ugyanakkor a Columbiám idején  Az előadóképzés, a tanítás nagyon érdekessé vált számomra, és általában az oktatás is. Elkezdtem gondolkodni azon, hogyan tudnék segíteni a diákoknak, különösen a rosszul ellátott közösségekből. Oktatási rendszereink sok szempontból még mindig meglehetősen hagyományosak. A világ azonban változik, ezért a diákoknak már korán fejleszteniük kell technikai, digitális és vállalkozói készségeiket. A kisebbségi tanulók és az alacsonyabb jövedelműek gyakran nem rendelkeznek elegendő lehetőséggel vagy mentorral, hogy segítsenek tanulmányaik és karrierjük megtervezésében. Ez különösen a COVID-19 világjárvány első napjaiban járt a fejemben, ezért társalapítottam egy oktatástechnológiai non-profit szervezetet a következő generációs munkaerő megerősítésére, ún. Digital Age Academy (DAA).

A 11. vagy 12. osztályos diákokat (16–18 évesek) a New York-i dél-bronxi középiskolákkal együttműködve toboroztuk. Kidolgoztunk néhány munkaerő- és vállalkozásfejlesztési programot, a hallgatókat mentorokkal párosítottuk. Együtt határoztak meg néhány projektet, amelyek a családjukat vagy a közösségüket segítették, és voltak zseniális ötleteik. 2020 végén elvégeztük az első DAA kohorszt.  Mostanra számos programot lebonyolítunk az év során, és vannak vállalati és iskolai partnereink.

Ön most kilépett az akadémiából, és olyan iparági szerepet tölt be, amely még mindig erősen foglalkozik a fizikával. Milyen tényezőket vett figyelembe a pályaválasztás során?

Volt néhány dolog, amin elgondolkodtam. Az egyik az volt, hogy a több üzenetküldő asztrofizika szűk témáján szeretnék-e tovább dolgozni, vagy új kutatási területeket szeretnék felfedezni. Azon gondolkodtam, hogy hiperspecializálódni szeretnék, vagy új készségeket szeretnék fejleszteni, és többdimenziós perspektívát szeretnék látni a szakmai világban. Ez vonzóbbá vált számomra, bár tudom, hogy a legtöbb ember fel akar mászni a vállalati vagy a tudományos ranglétrán.

A fizetésen is gondolkodtam, mert New Yorkban nagyon drága élni. Nem feltétlenül ez volt a legfontosabb, de mindenképpen tényező volt. Sok PhD-s barátom, aki pénzügyre vagy adattudományra ment, három-négyszeres posztdoktori fizetést keresett.

Én is New Yorkban akartam maradni, mert egy olyan bevándorlónak, mint én, ez a legjobb város. Úgy érzed, ide tartozol. De ha professzor akarok lenni, mindenhol jelentkeznem kell az Egyesült Államokban. A munka és a magánélet egyensúlya egy másik szempont volt, és az is érdekelt, hogy a részecskeasztrofizikai közösségen kívül más kultúrákat is megismerjek.

2020 végén úgy döntöttem, hogy elhagyom a Columbiát, és egy évig csak a DAA-n dolgoztam. 2021 végén úgy döntöttem, hogy adattudományi pozíciókra jelentkezem, de tudományos ízvilággal, így a biotechnológiára és az egészségügyre koncentráltam. órakor kötöttem ki Emlékmű Sloan Kettering Rákközpont (MSK) vezető adattudósként. Egy csapat tagja voltamTechnológiai inkubáció”, amelyben a tervezés, a termék, a mérnöki és az adattudomány különböző szakértői vettek részt, akik együtt dolgoztak új technológiák bevezetésén a rákkezelésben. Aztán 2023 elején megkezdtem jelenlegi beosztásomat a NewYork-Presbyterian Hospitalban.

Milyen most egy átlagos napod, és melyek azok a főbb készségek, amelyeket a munkád során használsz?

Csapatunk, köztük a NewYork-Presbyterian tudósai és mérnökei, szorosan együttműködik A Columbia Egyetem Kardiológiai Osztálya és Orvosbiológiai Informatikai Tanszék. Elsősorban echokardiográfiás adatokat használok, és mély tanulási modelleket építek a szív- és érrendszeri betegségek korábbi stádiumában történő kimutatására. Automatizáljuk az echokardiográfiás képek és klipek olvasásának teljes folyamatát, és ezek a modellek segítenek a kardiológusoknak abban, hogy gyorsan leolvassák a visszhangokat és diagnosztizálják a betegségeket, például az aorta szűkületét.

Amikor gépi tanulási vagy statisztikai modelleket épít a problémák megoldására, jól meg kell határoznia a problémát, és világos kérdést és hipotézist kell felállítania.

Fizikai tudásomat és a tudományos életben megszerzett műszaki ismereteimet egyaránt hasznosítom. Amikor gépi tanulási vagy statisztikai modelleket építesz a problémák megoldására, jól kell definiálnod a problémát, és világos kérdést és hipotézist kell felállítanod, amiben a fizikus múltam segít. Számítógépes ismereteimet is használnom kell az adatok előfeldolgozásához és elemzéséhez.

Miután rendelkezem egy jó adatkészlettel, az általános iskolában tanult matematika segítségével megtalálom a legjobb algoritmust a modell felépítéséhez. A szkeptikusnak lenni egy másik dolog, amit fizikusként kölcsönöztem – például  A modelleket klinikai vizsgálatok során kell tesztelnünk, ezért nagyon fontos, hogy megfelelő eredményeket érjenek el.

<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 a kardiológiában 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”>

Emellett számos fizikai fogalmat használunk a kardiológiában és általában az egészségügyben. Például a Doppler-effektust kell használnia, amikor jeleket küld és fogad a szívből. A jel sebessége és frekvenciája alapján kiszámíthatja a vér sebességét.

Egy másik érdekes példa, amikor az MSK-nál dolgoztam, az volt, amikor észrevettem, hogy egy korábbi részecskeasztrofizikus kolléga az MSK kutatóiról posztolt az interneten, akik a Cserenkov-effektust használták képalkotó technikájukban daganatok kimutatására. Felvettem vele a kapcsolatot, és mindannyian együtt telefonáltunk. Nagyon érdekes volt, mert ő részecskeasztrofizikus, a másik két ember pedig biológus és onkológus volt, én pedig a kettő között voltam. Ez elindított egy együttműködést az MSK csapata és az MSK másik csapata között, mert volt néhány ötletem egy gépi tanulási modellre az adataikhoz.

2023-ban megkaptad az American Physical Society (APS) díját. Ipari és Alkalmazott Fizikai Fórum (FIAP) előadás. Mesélnél egy kicsit erről a munkáról?

Miután elkezdtem az egészségügyi pályafutásomat, elkezdtem gondolkodni azon, hogy előadásokat tartsak végzős hallgatóknak és posztdoktoroknak, hogy elmondjam nekik a történetemet. Szerettem volna beszélni az egyetemen belüli és kívüli tapasztalataimról, megosztani azokat az előnyöket és hátrányokat, amelyeket a távozásomkor mérlegeltem, és lehetővé akartam tenni az embereket, hogy gondolkodjanak saját egyedi karrierjükön.

Négy egyetemre jártam és előadásokat tartottam, és teljesen magamat láttam ezekben a kedves hallgatókban, és láttam, milyen közösek a gondjaink és a kihívásaink. Segíteni szerettem volna a nemzetközi diákoknak is, akiknek vízumkérdésben kell gondolkodniuk a letelepedett státusz megszerzése felé vezető úton az Egyesült Államokban.

Amikor megkaptam a FIAP-díjat, nagyon izgatott voltam, mert most több lehetőségem van különböző iskolákba járni, és arra ösztönözni a tanulókat, hogy kívülről gondolkodjanak. Ennek a díjnak az része, hogy előadásokat tart legalább három intézetben, köztük egy rosszul ellátott iskolában. Meghívást kaptam a APS márciusi ülése, ahol átveszem a kitüntetésemet, valamint meghívott előadást tartok az utamról és a fizikusok karrierlehetőségeiről szóló tanácsaimat.

Mit tanácsol a ma kezdődő diákoknak? Mit tudsz most, amit szívesen tudtál volna, amikor elkezdted a karriered?

Diákkoromban emlékszem, hogy a legtöbben csillagászati ​​végzős hallgatók csak csillagászati ​​szemináriumokra jártak. Ha egy témán szeretnél dolgozni, és igazán jóvá akarsz válni, akkor érdemes minden egyes percet arra a témára fordítani. A figyelmeztetés az, hogy annyira koncentrálttá válik, hogy elfelejtheti az új meglátásokat és perspektívákat. Új ötletekkel előállni nem magányban történik. Ez akkor fordul elő, ha ki van téve mások gondolatainak, munkájának és tapasztalatainak.

Nem lehet minden előadáson részt venni, de ha újra diák lennék, biztosan elmennék több szemináriumra, és felfedeznék más tudományos részlegeket az egyetemen. Néha az előadók általánosabb előadásokat tartanak, amelyek nem feltétlenül technikai jellegűek, így felfoghatja az előadás felét egy másik területről, és megértheti a megközelítésüket. Még az is előfordulhat, hogy elmegy egy művészeti előadásra, és új ötletet generál saját munkájáról, vagy rájön, hogy olyan terület érdekel, mint a pénzügy vagy a játékipar. Tehát tartsa nyitva a szemét, és legyen nyitott elméje.

Emlékszem, az általános iskola végén nagy nyomást éreztem, és aggódtam, hogy találok-e egy posztdokit. Emlékezned kell arra, hogy rengeteg készséged van, és rengeteg tudásod és tapasztalatod van. Mindig tud majd munkát találni, és nem csak túlélni, hanem boldogulni is. Csak hinned kell magadban, és csodálatos dolgokat tehetsz. Lehetsz az a személy, aki felfedez valami újat, vagy létrehoz valamit mások számára. Tehát ezek kritikus, sarkalatos pillanatok az életben. Bár ijesztőek, elvezethetnek ahhoz, hogy önmagad legjobb verziójává válj.

Végül mindenki karrierjében és általában az életben vannak pillanatok, amikor csalódottnak érzi magát, és úgy érzi, hogy nem sikerülhet. Azt gondolhatod, hogy nem találsz munkát, vagy egy dologban nem vagy jó. Ez nagyon normális, és valójában nem is rossz. Ez azt jelenti, hogy újra meglátogatja értékeit, és felhasználhatja ezt a lehetőséget, hogy megtalálja a következő lépést. Ne gondold, hogy ez a világ vége. Ez egy új fejezet kezdete.

• Ez a cikk először jelent meg APS Karrieráltal kiadott útmutató Fizika Világa az Amerikai Fizikai Társaság nevében. A teljes útmutatót elolvashatja online

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/from-cosmic-rays-to-cardiology/