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="Tverrfaglig prest Azadeh Keivani vendte blikket fra astrofysikk til datavitenskap i helsevesenet, samtidig som hun grunnla en pedagogisk ideell organisasjon. (Courtesy: Ashkan Balouchi)” title=”Klikk for å åpne bildet i popup” href=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics- world.jpg">

Astrofysiker ble dataforsker Azadeh Keivani har hatt en uvanlig karrierereise. Fra en tidlig interesse for astronomi som high school-elev i Iran, flyttet hun til USA for å fullføre en doktorgrad og postdoc i kosmiske stråler og partikkelastrofysikk, og utvikler nå maskinlæringsteknikker på tvers av helsevesen, utdanning og næringsliv. Keivani er også lidenskapelig opptatt av å dele reisen sin med nåværende studenter.

I dag jobber hun kl New York-Presbyterian Hospital, utvikler AI-modeller for kardiologi. I 2023 mottok Keivani American Physical Society (APS) Forum for industriell og anvendt fysikk (FIAP) karriereforelesningspris. Hun forteller om viktigheten av å være fordomsfri, verdien av tverrfaglige samarbeid, hennes engasjement i utdanningstiltak, og å bestemme seg for å bli i akademia.

Hva vekket din første interesse i vitenskap, og fysikk spesielt?

Da jeg gikk på ungdomsskolen, deltok jeg på et stjernekikkingsarrangement for første gang, og det var så fascinerende for meg. Ikke bare å se på selve himmelen, men også å være omgitt av kule mennesker var inspirerende. Etter det meldte jeg meg på et astronomimagasin som holdt regelmessige arrangementer, inkludert stjernekikkingskvelder og astronomiverksteder i Teheran, hvor jeg gikk på skolen. Jeg trodde at fysikk var det nærmeste jeg kunne drive med astronomi.

Senere på videregående ble jeg veldig interessert i fysikk i seg selv, i å løse fysikkproblemer, i tillegg til å lese lærebøker på bachelor- og til og med postgraduate-nivå. Jeg forsto ikke så mye og matematikken var vanskelig, jeg var bare spent på å se hva bøkene snakket om.

På den tiden i Iran hadde vi en universitetsopptaksprøve for alle i landet, og de sorterte folk ut fra deres interesse og eksamenspoeng. Jeg endte opp med faget og universitetet jeg ønsket meg, som var fysikk på Sharif teknologiske universitet i Teheran.

Hva fikk deg til å ta en doktorgrad i astrofysikk? Og hvordan var det å være en del av et stort samarbeid?

Da jeg var ved Sharif University, begynte jeg å jobbe med en fysikkgruppe for kosmisk stråle, og jeg bestemte meg for å fortsette i dette feltet på videregående skole. I 2007, da jeg var tredjeårsstudent, gikk jeg på International Cosmic Ray Conference (ICRC) i Mexico. Det var en flott opplevelse fordi jeg ble kjent med mange mennesker fra forskjellige amerikanske universiteter, inkludert en gruppe på Louisiana State University (LSU), som jeg ble med et år senere for min doktorgrad. Jeg jobbet med effekten av de galaktiske magnetfeltene på avbøyning av ultrahøyenergi kosmiske stråler. Min rådgiver var James matthews, en av pionerene innen Pierre Auger Cosmic Ray Observatory. Han har alltid vært en god mentor for meg, og jeg er så glad for at vi fortsatt har kontakt.

Å jobbe i et samarbeid har sine fordeler og ulemper. For eksempel, i de fleste samarbeid er forfatterlister skrevet i alfabetisk rekkefølge, så selv om du er hovedbidragsyter, vil du ikke være den første forfatteren på papiret. Dette betyr vanligvis lavere synlighet for yngre fysikere. Men samtidig bygger du et veldig stort nettverk da du går på samarbeidsmøter jevnlig. Det gjorde det relativt enkelt for meg å finne en postdoktorstilling. Jeg ble ansatt av Miguel Mostafa og Doug Cowen for en postdoc ved Pennsylvania State University, som jeg begynte i 2014. De, sammen med Derek Fox, gjorde tiden min i Penn State virkelig fruktbar. jeg tenker på  dem som mine evige mentorer, som hadde stor innvirkning på karrieren min.

Der ble jeg en del av IceCube Neutrino Observatory og et prosjekt kalt Astrophysical Multi-messenger Observatory Network (AMON). Dette var et prosjekt for å bygge cyberinfrastruktur som forbinder alle høyenergiske astrofysiske observatorier i et enkelt nettverk. Vi fikk data, kjørte analyser i sanntid, og hvis det var et signal som pekte på en astrofysisk hendelse eller kilde på himmelen, ville det sende varsler til andre observatorier. Med dette systemet oppdaget vi første bevis på en astrofysisk høyenergi-nøytrinokilde 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="Skinn lyst Azadeh Keivani og samarbeidspartnere ved AMON, IceCube, Swift, Fermi og andre observatorier oppdaget det første beviset på en astrofysisk høyenergi-nøytrinokilde i 2017. Denne kunstneriske gjengivelsen skildrer en kraftig blazar, opprinnelsen til IceCube-nøytrinoen IC170922. (Med tillatelse: IceCube Collaboration/Google Earth: PGC/NASA US Geological Survy Data SIO,NOAA, US Navy, NGA, GEBCO Landsat/Copernicus)” title=”Klikk for å åpne bildet i popup” href=”https://platoaistream. com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world-1.jpg”>

Noe av det beste med å jobbe med AMON-prosjektet var følelsen av eierskap. Jeg jobbet tett med en annen postdoktor, Gordana Tešić, som er en god venn nå. Jeg utviklet også flere myke ferdigheter samt tekniske ferdigheter som koding, bygging av Python-pakker og databaser, statistisk analyse og maskinlæringsmodellering.

Hva var de neste trinnene for deg, etter postdoc?

Etter postdoktoren min begynte jeg å søke på fakultetsstillinger. På den tiden var mannen min i New York, og jeg ville virkelig ha en jobb der, så jeg endte opp med å velge dette treårige forelesningsskapet kalt Frontiers of Science Fellowship ved Columbia University.

Dette programmet, grunnlagt av astronom og pedagog David Helfand, rekrutterer personer med doktorgrad med ulik STEM-bakgrunn – på tvers av fysikk, biologi, kjemi, nevrovitenskap og geovitenskap. Ideen er å innpode nye studenters vitenskapelige sinnsvaner gjennom forskjellige disipliner, så hver og en av oss måtte undervise i alle disse emnene. Vi lærte forskjellige vitenskapelige ferdigheter, for eksempel hvordan man leser artikler og hvordan man skiller vitenskap fra pseudovitenskap, hvordan man forstår trender i plott og statistikk. Det var veldig utfordrende og interessant fordi jeg for første gang på lenge måtte lære meg begreper utenfor fysikk, for å kunne lære dem. Jeg var også en NASA-finansiert forsker ved Columbia Astrophysics Laboratory, ved å bruke data fra flere astrofysiske observatorier med høy energi innen multimessenger astronomi; Jeg fokuserte på å utnytte maskinlæringsteknikker.

Samtidig, under mitt Columbia  lektorat, undervisning ble veldig interessant for meg, og også utdanning mer generelt. Jeg begynte å tenke på hvordan jeg kunne hjelpe studenter, spesielt fra undertjente miljøer. På mange måter er utdanningssystemene våre fortsatt ganske tradisjonelle. Men verden er i endring, så studentene trenger virkelig å utvikle sine tekniske, digitale og entreprenørielle ferdigheter fra tidlig av. Ofte har minoritetsstudenter og de med lavinntektsbakgrunn ikke tilstrekkelige muligheter eller veiledere tilgjengelig for dem til å hjelpe til med å planlegge utdanning og karriere. Dette var i tankene mine, spesielt under de første dagene av COVID-19-pandemien, og derfor var jeg med på å grunnlegge en ideell organisasjon for utdanningsteknologi for å styrke neste generasjons arbeidsstyrke, kalt Digital Age Academy (DAA).

Vi rekrutterte elever fra 11. eller 12. klasse (16–18 år) ved å samarbeide med videregående skoler i South Bronx i New York. Vi utviklet noen arbeidsstyrke- og gründerutviklingsprogrammer, og vi matchet studenter med mentorer. Sammen definerte de noen prosjekter som hjalp familiene deres eller samfunnet deres, og de hadde noen strålende ideer. På slutten av 2020 uteksaminerte vi den første DAA-kohorten.  Vi kjører nå en rekke programmer gjennom året, og har bedrifts- og skolepartnere.

Du har nå flyttet ut av akademia og er i en bransjerolle som fortsatt er sterkt involvert i fysikk. Hva var noen av faktorene du vurderte da du tok dette karrierevalget?

Det var et par ting jeg tenkte på. Den ene var om jeg ønsket å fortsette å jobbe med det snevre emnet multimessenger-astrofysikk, eller å utforske nye forskningsfelt. Jeg tenkte på om jeg ville bli hyperspesialisert, eller å utvikle nye ferdigheter og ha et flerdimensjonalt perspektiv på den profesjonelle verden. Det ble mer attraktivt for meg, selv om jeg vet at de fleste ønsker å klatre på bedrifts- eller akademisk nivå.

Jeg tenkte også på lønnen fordi det er veldig dyrt å bo i New York. Det er ikke nødvendigvis det viktigste, men det var definitivt en faktor. Mange av vennene mine med doktorgrad som gikk inn i finans eller datavitenskap, tjente tre eller fire ganger postdoktorens lønn.

Jeg ønsket også å bli i New York, for for en innvandrer som meg er det den beste byen. Du føler at du hører hjemme her. Men hvis jeg ville bli professor, måtte jeg søke overalt i USA. Balansen mellom arbeid og privatliv var et annet aspekt, og jeg var også interessert i å lære om andre kulturer utenfor partikkelastrofysikksamfunnet.

På slutten av 2020 bestemte jeg meg for å forlate Columbia, og i ett år fortsatte jeg å jobbe kun med DAA. På slutten av 2021 bestemte jeg meg for å søke på datavitenskapsstillinger, men med vitenskapelig preg, så jeg fokuserte på bioteknologi og helsevesen. Jeg endte opp kl Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK) som senior dataforsker. Jeg var en del av et team kalt "Teknologi inkubasjon”, som inkluderte forskjellige eksperter innen design, produkt, ingeniørvitenskap og datavitenskap, som jobbet sammen for å bringe inn nye teknologier for kreftbehandling. Så, i begynnelsen av 2023, startet jeg min nåværende rolle ved NewYork-Presbyterian Hospital.

Hvordan er en vanlig dag for deg nå, og hva er noen av hovedferdighetene du bruker i jobben din?

Teamet vårt, inkludert forskere og ingeniører ved NewYork-Presbyterian, jobber tett med Columbia Universitys avdeling for kardiologi og avdeling for biomedisinsk informatikk. Jeg bruker hovedsakelig ekkokardiografiske data og bygger dyplæringsmodeller for å oppdage hjerte- og karsykdommer på tidligere stadier. Vi automatiserer hele prosessen med å lese ekkokardiografiske bilder og klipp, og disse modellene hjelper kardiologer til raskt å lese ekkoene og diagnostisere sykdommer som aortastenose.

Når du bygger maskinlæring eller statistiske modeller for å løse problemer, må du definere problemet godt og komme med et klart spørsmål og hypotese

Jeg bruker både fysikkkunnskapene mine og de tekniske ferdighetene jeg tilegnet meg i akademia. Når du bygger maskinlæring eller statistiske modeller for å løse problemer, må du definere problemet godt, og komme med et klart spørsmål og hypotese, som min fysikkbakgrunn hjelper med. Jeg må også bruke datakunnskapene mine til å forhåndsbehandle og analysere dataene.

Etter at jeg har et godt datasett, bruker jeg matematikken jeg lærte på grunnskolen for å finne den beste algoritmen for å bygge modellen rundt. Å være skeptisk er en annen ting jeg har lånt fra å være fysiker – for eksempel,  vi må teste modellene i kliniske studier, så det er veldig viktig å sørge for at de har anstendige 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 jobber nå med å bygge dyplæringsmodeller ved å bruke ekkokardiografiske data, slik som skanningen avbildet her, for å oppdage hjerte- og karsykdommer på tidligere stadier. (Courtesy: Shutterstock/PIJITRA PHOMKHAM)” title=”Klikk for å åpne bildet i popup” href=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology- physics-world-2.jpg">

Dessuten bruker vi mange fysikkbegreper innen kardiologi og helsevesen generelt. Du må for eksempel bruke Doppler-effekten når du sender og mottar signaler fra hjertet. Basert på hastigheten og frekvensen til signalet, kan du beregne hastigheten til blodet.

Et annet interessant eksempel, fra da jeg jobbet i MSK, var da jeg la merke til at en tidligere kollega fra partikkelastrofysikk hadde postet på nett om forskere ved MSK som hadde brukt Cherenkov-effekten i sin bildeteknikk for tumordeteksjon. Jeg tok kontakt med ham og vi ble alle sammen i en samtale. Det var veldig interessant fordi han er partikkelastrofysiker, og de to andre personene var en biolog og en onkolog, og jeg var i mellom. Det satte i gang et samarbeid mellom teamet vårt i MSK og det andre teamet på MSK, fordi jeg hadde noen ideer til en maskinlæringsmodell for dataene deres.

I 2023 ble du tildelt American Physical Society (APS) Forum for industriell og anvendt fysikk (FIAP) forelesning. Kan du fortelle meg litt om det arbeidet?

Etter at jeg startet min karriere innen helsevesenet, begynte jeg å tenke på å holde forelesninger for hovedfagsstudenter og postdoktorer for å fortelle dem min historie. Jeg ønsket å snakke om mine erfaringer i og utenfor akademia, dele fordeler og ulemper jeg vurderte da jeg dro, og gi folk mulighet til å tenke på sin egen unike karrierevei.

Jeg gikk på fire universiteter og holdt foredrag, og jeg kunne se meg selv i disse herlige studentene, og se hvor vanlige bekymringene og utfordringene våre er. Jeg ønsket også å hjelpe internasjonale studenter som må tenke på visum på veien mot å få en mer fast status i USA.

Da jeg fikk FIAP-prisen, var jeg veldig spent fordi jeg nå har flere muligheter til å gå på forskjellige skoler og inspirere elever til å tenke utenfor boksen. En del av denne prisen er å holde forelesninger ved minst tre institutter, inkludert en undertjent skole. Jeg har blitt invitert til Aps marsmøte, hvor jeg vil motta min pris, og jeg vil også holde en invitert tale om min reise og mine råd om karrieremuligheter for fysikere.

Hva er ditt råd til studenter som starter i dag? Hva vet du nå som du skulle ønske du hadde visst da du startet karrieren?

Da jeg var student husker jeg at de fleste av oss som var astronomistudenter bare deltok på astronomiseminarer. Hvis du vil jobbe med ett emne og bli veldig god på det, kan det være lurt å bruke hvert eneste minutt til å fokusere på det emnet. Forbeholdet er at du blir så fokusert at du kanskje glemmer ny innsikt og perspektiver. Å komme opp med nye ideer skjer ikke i ensomhet. Det skjer når man blir utsatt for andres tanker, arbeid og erfaring.

Det er ikke mulig å delta på alle foredrag, men hvis jeg var student igjen, ville jeg definitivt gått på flere seminarer og utforsket andre naturvitenskapelige avdelinger på campus. Noen ganger holder foredragsholdere mer generelle foredrag som ikke nødvendigvis er veldig tekniske, slik at du kanskje forstår halvparten av en foredrag om et annet felt og forstår deres tilnærming. Du kan til og med gå på en kunstforestilling og generere en ny idé om ditt eget arbeid, eller innse at du er interessert i et felt som finans eller spillindustrien. Så hold øynene åpne og ha et åpent sinn.

Jeg husker at jeg på slutten av ungdomsskolen følte mye press og jeg var bekymret for å finne en postdoktor. Du må huske at du har utviklet mange ferdigheter og du har mye kunnskap og erfaring. Du vil alltid kunne finne en jobb, og ikke bare overleve, men trives. Du trenger bare å tro på deg selv og du kan gjøre fantastiske ting. Du kan være personen som oppdager noe nytt eller skaper noe for andre mennesker. Så dette er kritiske, sentrale øyeblikk i livet. Selv om de er skumle, kan de føre til at du blir den beste versjonen av deg selv.

Til slutt, det er øyeblikk i alles karriere, og i livet generelt, når du føler deg skuffet og føler at du ikke kan lykkes. Du tenker kanskje at du ikke finner en jobb eller at du ikke er god på én ting. Dette er veldig normalt og er faktisk ikke en dårlig ting. Det betyr at du reviderer verdiene dine, og du kan bruke den muligheten til å finne neste steg. Tror ikke det er verdens undergang. Det er begynnelsen på et nytt kapittel.

• Denne artikkelen ble først publisert i APS-karrierer, en guide utgitt av Fysikkens verden på vegne av American Physical Society. Du kan lese hele guiden på nettet

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
• PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
• kilde: https://physicsworld.com/a/from-cosmic-rays-to-cardiology/