Van kosmische straling tot cardiologie – 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="Interdisciplinaire presteerder 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”>

Astrofysicus werd datawetenschapper Azadeh Keivani heeft een ongewone carrièrereis achter de rug. Vanuit een vroege interesse in astronomie als middelbare scholier in Iran, verhuisde ze naar de VS om een ​​PhD en postdoc te voltooien in kosmische straling en deeltjesastrofysica, en ontwikkelt nu machinale leertechnieken in de gezondheidszorg, het onderwijs en het bedrijfsleven. Keivani is ook gepassioneerd over het delen van haar reis met huidige studenten.

Tegenwoordig werkt ze bij NewYork-Presbyterian Hospital, het ontwikkelen van AI-modellen voor cardiologie. In 2023 ontving Keivani de American Physical Society (APS) Forum voor industriële en toegepaste natuurkunde (FIAP) Career Lectureship Award. Ze vertelt over het belang van een open geest, de waarde van interdisciplinaire samenwerking, haar betrokkenheid bij onderwijsinitiatieven en de beslissing of ze in de academische wereld wil blijven.

Wat heeft uw initiële interesse gewekt? in de wetenschap, en natuurkunde in het bijzonder?

Toen ik op de middelbare school zat, bezocht ik voor het eerst een sterrenkijkevenement, en dat vond ik zo fascinerend. Niet alleen naar de lucht zelf kijken, maar ook omringd zijn door coole mensen was inspirerend. Daarna schreef ik me in voor een astronomietijdschrift dat regelmatig evenementen organiseerde, waaronder sterrenkijkavonden en astronomieworkshops in Teheran, waar ik naar school ging. Ik dacht dat de natuurkunde het dichtst bij de astronomie kwam dat ik kon nastreven.

Later op de middelbare school raakte ik erg geïnteresseerd in de natuurkunde zelf, in het oplossen van natuurkundeproblemen, en in het lezen van studieboeken op bachelor- en zelfs postdoctoraal niveau. Ik begreep er niet veel van en de wiskunde was moeilijk. Ik was gewoon opgewonden om te zien waar de boeken over spraken.

Destijds hadden we in Iran een toelatingsexamen voor de universiteit voor iedereen in het land, en ze sorteerden mensen op basis van hun interesse en examenscore. Uiteindelijk kreeg ik het vak en de universiteit die ik wilde, namelijk natuurkunde Sharif Universiteit voor Technologie in Teheran.

Wat bracht je ertoe een doctoraat in de astrofysica te doen? En hoe was het om deel uit te maken van een grote samenwerking?

Toen ik aan de Sharif Universiteit zat, begon ik te werken met een groep natuurkunde op het gebied van kosmische straling, en ik besloot op de middelbare school op dit gebied door te gaan. In 2007, als derdejaarsstudent, heb ik deelgenomen aan de Internationale Kosmische Straalconferentie (ICRC) in Mexico. Dat was een geweldige ervaring omdat ik veel mensen van verschillende Amerikaanse universiteiten heb leren kennen, waaronder een groep van Louisiana State University (LSU), waar ik een jaar later aan de slag ging voor mijn PhD. Ik heb gewerkt aan de effecten van de galactische magnetische velden op de afbuiging van kosmische straling met ultrahoge energie. Mijn adviseur was James Matthews, een van de pioniers van de Pierre Auger Observatorium voor kosmische straling. Hij is altijd een geweldige mentor voor mij geweest en ik ben zo blij dat we nog steeds contact hebben.

Samenwerken heeft zijn voor- en nadelen. Bij de meeste samenwerkingen worden auteurslijsten bijvoorbeeld in alfabetische volgorde geschreven, dus zelfs als u de belangrijkste bijdrager bent, bent u niet de eerste auteur op het papier. Dit betekent meestal een lagere zichtbaarheid voor jonge natuurkundigen. Maar tegelijkertijd bouw je een heel groot netwerk op omdat je regelmatig naar samenwerkingsbijeenkomsten gaat. Dat maakte het voor mij relatief makkelijk om een ​​postdocpositie te vinden. Ik ben aangenomen door Miguel Mostafa en Doug Cowen voor een postdoc aan de Pennsylvania State University, waar ik in 2014 bij kwam. Samen met Derek Fox hebben zij mijn tijd bij Penn State echt vruchtbaar gemaakt. ik denk aan  hen als mijn eeuwige mentoren, die een grote impact hadden op mijn carrière.

Daar werd ik onderdeel van de IceCube Neutrino-observatorium en een project genaamd de Astrofysisch multi-messenger observatoriumnetwerk (AMON). Dit was een project om een ​​cyberinfrastructuur te bouwen die alle hoogenergetische astrofysische observatoria in één netwerk met elkaar verbond. We verzamelden gegevens, voerden analyses in realtime uit en als er een signaal was dat wees op een astrofysische gebeurtenis of bron in de lucht, zou het waarschuwingen naar andere observatoria sturen. Met dit systeem ontdekten we de eerste bewijs van een astrofysische hoogenergetische neutrinobron in 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="Shine bright 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”>

Een van de leukste dingen aan het werken aan het AMON-project was het gevoel van eigenaarschap. Ik heb nauw samengewerkt met een andere postdoc, Gordana Tešić, die nu een goede vriend is. Ik heb ook verschillende soft skills en technische vaardigheden ontwikkeld, zoals coderen, het bouwen van Python-pakketten en databases, statistische analyse en machine learning-modellering.

Wat waren voor jou de volgende stappen na je postdoc?

Na mijn postdoc ben ik gaan solliciteren op facultaire functies. Mijn man was destijds in New York en ik wilde daar heel graag een baan, dus uiteindelijk koos ik voor dit driejarige lectoraat, genaamd de Frontiers of Science Fellowship aan de Columbia Universiteit.

Dit programma, opgericht door astronoom en docent David Helfand, rekruteert gepromoveerde mensen met verschillende STEM-achtergronden – in de natuurkunde, biologie, scheikunde, neurowetenschappen en aardwetenschappen. Het idee is om nieuwe studenten via verschillende disciplines de wetenschappelijke gewoonten van de geest bij te brengen, zodat ieder van ons al deze onderwerpen moest onderwijzen. We leerden verschillende wetenschappelijke vaardigheden, zoals het lezen van artikelen en het onderscheiden van wetenschap van pseudowetenschap, het begrijpen van trends in plots en statistieken. Het was heel uitdagend en interessant omdat ik voor het eerst sinds lange tijd concepten buiten de natuurkunde moest leren om ze te kunnen onderwijzen. Ik was ook een door NASA gefinancierd onderzoeker bij de Columbia Astrofysica Laboratorium, met behulp van gegevens van verschillende hoogenergetische astrofysische observatoria in de multimessenger-astronomie; Ik concentreerde me op het exploiteren van machinale leertechnieken.

Tegelijkertijd, tijdens mijn Columbia  lectoraat, het lesgeven werd voor mij heel interessant, en ook het onderwijs in het algemeen. Ik begon na te denken over hoe ik studenten kon helpen, vooral uit achtergestelde gemeenschappen. In veel opzichten zijn onze onderwijssystemen nog steeds vrij traditioneel. Maar de wereld verandert, dus studenten moeten hun technische, digitale en ondernemersvaardigheden echt vanaf het begin ontwikkelen. Studenten uit minderheidsgroepen en studenten met een lagere inkomensachtergrond beschikken vaak niet over voldoende mogelijkheden of mentoren om hun opleiding en loopbaan te helpen plannen. Dit was vooral in mijn gedachten tijdens de begindagen van de COVID-19-pandemie, en daarom was ik medeoprichter van een non-profitorganisatie op het gebied van onderwijstechnologie om de volgende generatie arbeidskrachten te empoweren, genaamd Academie voor het digitale tijdperk (DAA).

We rekruteerden leerlingen uit de 11e of 12e klas (16-18 jaar) door samen te werken met middelbare scholen in de South Bronx in New York. We hebben een aantal programma's ontwikkeld voor de ontwikkeling van personeel en ondernemerschap, en we hebben studenten en mentoren aan elkaar gekoppeld. Samen definieerden ze enkele projecten die hun families of hun gemeenschap hielpen, en ze hadden een aantal briljante ideeën. Eind 2020 hebben we het eerste DAA-cohort afgestudeerd.  We voeren nu het hele jaar door een aantal programma's uit en hebben bedrijfs- en schoolpartners.

Je hebt nu de academische wereld verlaten en vervult een industriële rol die nog steeds nauw betrokken is bij de natuurkunde. Wat waren enkele van de factoren waarmee u rekening hield bij het maken van deze carrièrekeuze?

Er waren een paar dingen waar ik aan dacht. Eén daarvan was of ik wilde blijven werken aan het beperkte onderwerp van de multimessenger-astrofysica, of dat ik nieuwe onderzoeksgebieden wilde verkennen. Ik dacht erover na of ik hypergespecialiseerd wilde worden, of nieuwe vaardigheden wilde ontwikkelen en een multidimensionaal perspectief op de professionele wereld wilde hebben. Dat werd voor mij aantrekkelijker, hoewel ik weet dat de meeste mensen de bedrijfs- of academische ladder willen beklimmen.

Ik dacht ook aan het salaris, want wonen in New York is erg duur. Het is niet noodzakelijkerwijs het belangrijkste, maar het speelde zeker een rol. Veel van mijn gepromoveerde vrienden die in de financiële of datawetenschap gingen, verdienden drie of vier keer het salaris van een postdoc.

Ik wilde ook in New York blijven, omdat het voor een immigrant als ik de beste stad is. Je voelt dat je hier thuishoort. Maar als ik hoogleraar wilde worden, zou ik overal in de VS moeten solliciteren. De balans tussen werk en privéleven was een ander aspect, en ik was ook geïntrigeerd door andere culturen buiten de deeltjesastrofysica-gemeenschap te leren kennen.

Eind 2020 besloot ik Columbia te verlaten en een jaar lang uitsluitend aan DAA te werken. Eind 2021 besloot ik te solliciteren op data science-functies, maar dan met een wetenschappelijk tintje, waardoor ik mij richtte op biotech en gezondheidszorg. Ik eindigde bij Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK) als senior datawetenschapper. Ik maakte deel uit van een team genaamd “Technologie-incubatie”, waartoe verschillende experts op het gebied van ontwerp, product, engineering en datawetenschap behoorden, die samenwerkten aan het introduceren van nieuwe technologieën voor de kankerzorg. Vervolgens begon ik begin 2023 in mijn huidige rol bij het NewYork-Presbyterian Hospital.

Hoe ziet een typische dag er nu voor u uit en wat zijn enkele van de belangrijkste vaardigheden die u in uw werk gebruikt?

Ons team, inclusief wetenschappers en ingenieurs bij NewYork-Presbyterian, werkt nauw samen met Afdeling Cardiologie en Afdeling Biomedische Informatica van Columbia University. Ik maak vooral gebruik van echocardiografische data en bouw deep-learning modellen om hart- en vaatziekten in een eerder stadium op te sporen. We automatiseren het hele proces van het lezen van echocardiografische beelden en clips, en deze modellen helpen cardiologen om snel de echo’s te lezen en ziekten zoals aortastenose te diagnosticeren.

Wanneer u machine learning- of statistische modellen bouwt om problemen op te lossen, moet u het probleem goed definiëren en met een duidelijke vraag en hypothese komen

Ik gebruik zowel mijn natuurkundekennis als de technische vaardigheden die ik in de academische wereld heb verworven. Wanneer je machinaal lerende of statistische modellen bouwt om problemen op te lossen, moet je het probleem goed definiëren en met een duidelijke vraag en hypothese komen, waar mijn natuurkundige achtergrond bij helpt. Ook moet ik mijn computervaardigheden gebruiken om de gegevens voor te verwerken en te analyseren.

Nadat ik een goede dataset heb, gebruik ik de wiskunde die ik op de middelbare school heb geleerd om het beste algoritme te vinden om het model omheen te bouwen. Sceptisch zijn is iets wat ik heb ontleend aan mijn natuurkundecarrière.  we moeten de modellen testen in klinische onderzoeken, dus het is erg belangrijk om ervoor te zorgen dat ze fatsoenlijke resultaten opleveren.

<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 in cardiologie 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”>

Ook gebruiken we veel natuurkundige concepten in de cardiologie en de gezondheidszorg in het algemeen. U moet bijvoorbeeld het Doppler-effect gebruiken wanneer u signalen vanuit het hart verzendt en ontvangt. Op basis van de snelheid en frequentie van het signaal kun je de snelheid van het bloed berekenen.

Een ander interessant voorbeeld, uit de tijd dat ik bij MSK werkte, was toen ik merkte dat een voormalige collega van de deeltjesastrofysica online had gepost over onderzoekers van MSK die het Cherenkov-effect hadden gebruikt in hun beeldvormingstechniek voor tumordetectie. Ik heb contact met hem opgenomen en we hebben allemaal samen gebeld. Het was heel interessant omdat hij een deeltjesastrofysicus is, en de andere twee mensen een bioloog en een oncoloog waren, en ik zat ertussenin. Dat bracht een samenwerking op gang tussen ons team bij MSK en het andere team bij MSK, omdat ik enkele ideeën had voor een machinaal leermodel voor hun gegevens.

In 2023 ontving u de American Physical Society (APS) Lectoraat Forum on Industrial and Applied Physics (FIAP).. Kunt u mij iets vertellen over dat werk?

Nadat ik mijn carrière in de gezondheidszorg begon, begon ik na te denken over het geven van lezingen aan afstudeerders en postdocs om hen mijn verhaal te vertellen. Ik wilde praten over mijn ervaringen binnen en buiten de academische wereld, de voor- en nadelen delen die ik overwoog toen ik vertrok, en mensen in staat stellen na te denken over hun eigen unieke carrièrepad.

Ik ging naar vier universiteiten en gaf lezingen, en ik herkende mezelf helemaal in die lieve studenten, toen ik zag hoe vaak onze zorgen en uitdagingen voorkomen. Ik wilde ook internationale studenten die over visa moeten nadenken, helpen op weg naar een meer vaste status in de VS.

Toen ik de FIAP-prijs kreeg, was ik erg opgewonden omdat ik nu meer mogelijkheden heb om naar verschillende scholen te gaan en studenten te inspireren om buiten de gebaande paden te denken. Onderdeel van deze prijs is het geven van lezingen in ten minste drie instituten, waaronder een achtergestelde school. Ik ben uitgenodigd voor de APS maart bijeenkomst, waar ik mijn prijs zal ontvangen, en ik zal ook een lezing geven over mijn reis en mijn advies over carrièremogelijkheden voor natuurkundigen.

Wat is jouw advies aan studenten die vandaag beginnen? Wat weet je nu dat je graag had geweten toen je aan je carrière begon?

Toen ik student was, herinner ik me dat de meesten van ons, afgestudeerde astronomiestudenten, alleen astronomieseminars bijwoonden. Als je aan één onderwerp wilt werken en er echt goed in wilt worden, dan wil je misschien elke minuut besteden aan dat onderwerp. Het nadeel is dat je zo gefocust raakt dat je nieuwe inzichten en perspectieven misschien vergeet. Het bedenken van nieuwe ideeën gebeurt niet in eenzaamheid. Het gebeurt wanneer u wordt blootgesteld aan de gedachten, het werk en de ervaringen van anderen.

Het is niet mogelijk om elke lezing bij te wonen, maar als ik weer student zou zijn, zou ik zeker meer seminars bezoeken en andere wetenschapsafdelingen op de campus verkennen. Soms houden sprekers meer algemene toespraken die niet noodzakelijkerwijs erg technisch zijn, waardoor je misschien de helft van een lezing over een ander vakgebied begrijpt en hun aanpak begrijpt. Misschien ga je zelfs naar een kunstvoorstelling en krijg je een nieuw idee over je eigen werk, of besef je dat je geïnteresseerd bent in een vakgebied als financiën of de game-industrie. Houd dus je ogen open en heb een open geest.

Ik herinner me dat ik aan het eind van de middelbare school veel druk voelde en dat ik me zorgen maakte over het vinden van een postdoc. Je moet niet vergeten dat je veel vaardigheden hebt ontwikkeld en dat je veel kennis en ervaring hebt. Je zult altijd een baan kunnen vinden en niet alleen kunnen overleven, maar ook kunnen gedijen. Je hoeft alleen maar in jezelf te geloven en je kunt geweldige dingen doen. Jij kunt de persoon zijn die iets nieuws ontdekt of iets voor andere mensen creëert. Dit zijn dus cruciale, cruciale momenten in het leven. Hoewel ze eng zijn, kunnen ze ervoor zorgen dat je de beste versie van jezelf wordt.

Ten slotte zijn er momenten in ieders carrière, en in het leven in het algemeen, waarop je je teleurgesteld voelt en het gevoel hebt dat je niet kunt slagen. Je denkt misschien dat je geen baan kunt vinden of dat je ergens niet goed in bent. Dit is heel normaal en is eigenlijk niet erg. Het betekent dat u uw waarden opnieuw bekijkt, en u kunt die gelegenheid gebruiken om uw volgende stap te vinden. Denk niet dat dit het einde van de wereld is. Het is het begin van een nieuw hoofdstuk.

• Dit artikel is voor het eerst gepubliceerd in APS-carrières, een gids uitgegeven door Natuurkunde wereld namens de American Physical Society. U kunt de volledige gids online lezen

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/from-cosmic-rays-to-cardiology/