De la razele cosmice la cardiologie – Lumea Fizicii

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world.jpg" data-caption="Performant interdisciplinar Azadeh Keivani și-a îndreptat privirea de la astrofizică la știința datelor în domeniul sănătății, înființand în același timp o organizație educațională non-profit. (Cu amabilitatea: Ashkan Balouchi)” title=”Faceți clic pentru a deschide imaginea în pop-up” href="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics- lume.jpg”>

Astrofizician devenit cercetător de date Azadeh Keivani a avut o carieră neobișnuită. De la un interes timpuriu pentru astronomie, ca studentă de liceu în Iran, ea s-a mutat în SUA pentru a finaliza un doctorat și postdoctorat în astrofizica razelor cosmice și a particulelor, iar acum dezvoltă tehnici de învățare automată în domeniul sănătății, educației și afacerilor. Keivani este, de asemenea, pasionată de a împărtăși călătoria ei cu studenții actuali.

Astăzi, ea lucrează la Spitalul NewYork-Presbiterian, dezvoltând modele AI pentru cardiologie. În 2023, Keivani a primit Societatea Americană de Fizică (APS) Premiul pentru cursuri de carieră Forum on Industrial and Applied Physics (FIAP).. Ea vorbește despre importanța de a fi deschis la minte, despre valoarea colaborărilor interdisciplinare, despre implicarea ei în inițiative educaționale și despre a decide dacă să rămână în mediul academic.

Ceea ce v-a stârnit interesul inițial în știință și în fizică în special?

Când eram în liceu, am participat pentru prima dată la un eveniment de observare a stelelor, iar asta a fost atât de fascinant pentru mine. Nu doar să privești cerul în sine, ci și să fii înconjurat de oameni cool a fost inspirațional. După aceea, m-am înscris la o revistă de astronomie care a organizat evenimente regulate, inclusiv nopți de observare a stelelor și ateliere de astronomie la Teheran, unde am fost la școală. Am crezut că fizica este cel mai apropiat lucru de astronomie pe care l-am putut urmări.

Mai târziu, în liceu, m-am interesat foarte mult de fizică în sine, de rezolvarea problemelor de fizică, precum și de citirea manualelor de licență și chiar de studii postuniversitare. Nu înțelegeam mare lucru și matematica era grea, eram doar entuziasmată să văd despre ce vorbeau cărțile.

La acea vreme, în Iran, aveam un examen de admitere la universitate pentru toți cei din țară și ei sortau oamenii în funcție de interes și de scorul la examen. Am ajuns cu materia și universitatea pe care mi-am dorit-o, care era fizică Universitatea de Tehnologie Sharif din Teheran.

Ce te-a determinat să faci un doctorat în astrofizică? Și cum a fost să faci parte dintr-o mare colaborare?

Când eram la Universitatea Sharif, am început să lucrez cu un grup de fizică a razelor cosmice și am decis să continui în acest domeniu la școala de licență. În 2007, când eram în anul III de licență, am urmat cursurile Conferința Internațională a Razelor Cosmice (ICRC) din Mexic. A fost o experiență grozavă pentru că am cunoscut o mulțime de oameni din diferite universități din SUA, inclusiv un grup de la Louisiana State University (LSU), la care m-am alăturat un an mai târziu pentru doctoratul. Am lucrat la efectele câmpurilor magnetice galactice asupra devierii razelor cosmice de ultraînaltă energie. Consilierul meu a fost James Matthews, unul dintre pionierii Observatorul de raze cosmice Pierre Auger. El a fost întotdeauna un mare mentor pentru mine și sunt atât de fericit că suntem încă în contact.

Lucrul într-o colaborare are avantajele și dezavantajele sale. De exemplu, în majoritatea colaborărilor, listele de autori sunt scrise în ordine alfabetică, așa că, chiar dacă ești contribuitorul principal, nu vei fi primul autor de pe lucrare. Acest lucru înseamnă de obicei o vizibilitate mai scăzută pentru fizicienii juniori. Dar, în același timp, construiești o rețea foarte mare pe măsură ce mergi regulat la întâlniri de colaborare. Asta mi-a făcut relativ ușor să găsesc un post de doctorat. Am fost angajat de Miguel Mostafa și Doug Cowen pentru un post-doctorat la Universitatea de Stat din Pennsylvania, la care m-am alăturat în 2014. Ei, împreună cu Derek Fox, mi-au făcut timpul la Penn State cu adevărat fructuos. ma gandesc la  ei ca mentori pentru totdeauna, care au avut un mare impact asupra carierei mele.

Acolo, am devenit parte din Observatorul de neutrini IceCube și un proiect numit Rețeaua de observatoare multi-mesagere astrofizice (AMON). Acesta a fost un proiect de construire a infrastructurii cibernetice care conectează toate observatoarele astrofizice de înaltă energie într-o singură rețea. Am obținut date, am efectuat analize în timp real și, dacă exista un semnal care indică un eveniment sau o sursă astrofizică pe cer, acesta trimitea alerte altor observatoare. Cu acest sistem, am descoperit prima dovadă a unei surse astrofizice de neutrini de înaltă energie în 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="Straluceste stralucitor Azadeh Keivani și colaboratorii de la AMON, IceCube, Swift, Fermi și alte observatoare au descoperit primele dovezi ale unei surse astrofizice de neutrini de înaltă energie în 2017. Această redare artistică înfățișează un blazar puternic, originea neutrinului IceCube IC170922. (Cu amabilitatea: IceCube Collaboration/Google Earth: PGC/NASA US Geological Survy Data SIO,NOAA, US Navy, NGA, GEBCO Landsat/Copernicus)” title=”Faceți clic pentru a deschide imaginea în pop-up” href="https://platoaistream. com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world-1.jpg”>

Unul dintre cele mai bune lucruri despre lucrul la proiectul AMON a fost sentimentul de proprietate. Am lucrat îndeaproape cu un alt post-doctorat, Gordana Tešić, care este un bun prieten acum. De asemenea, am dezvoltat mai multe abilități soft, precum și abilități tehnice, cum ar fi codificare, construirea de pachete și baze de date Python, analiza statistică și modelarea învățării automate.

Care au fost următorii pași pentru tine, după postdoctoratul?

După postdoctorat, am început să aplic pentru posturi de facultate. La acea vreme, soțul meu era la New York și îmi doream foarte mult un loc de muncă acolo, așa că am ajuns să iau acest lectorat de trei ani numit Frontiers of Science Fellowship la Universitatea Columbia.

Acest program, fondat de astronom și educator David Helfand, recrutează oameni cu doctori cu diferite medii STEM - în fizică, biologie, chimie, neuroștiințe și științe ale pământului. Ideea este de a insufla obiceiurile științifice ale minții noilor studenți prin diferite discipline, așa că fiecare dintre noi a trebuit să predea toate aceste subiecte. Am predat diferite abilități științifice, cum ar fi cum să citim articole și cum să distingem știința de pseudoștiință, cum să înțelegem tendințele în diagrame și statistici. A fost foarte provocator și interesant pentru că, pentru prima dată după mult timp, a trebuit să învăț concepte în afara fizicii, pentru a le putea preda. Am fost, de asemenea, un cercetător finanțat de NASA la Laboratorul de Astrofizică Columbia, folosind date de la mai multe observatoare astrofizice de înaltă energie în astronomia multimesager; M-am concentrat pe exploatarea tehnicilor de învățare automată.

În același timp, în timpul Columbia mea  lectoratul, predarea au devenit foarte interesante pentru mine și, de asemenea, educația în general. Am început să mă gândesc cum aș putea să ajut studenții, în special din comunitățile defavorizate. În multe privințe, sistemele noastre educaționale sunt încă destul de tradiționale. Dar lumea se schimbă, așa că studenții trebuie să își dezvolte abilitățile tehnice, digitale și antreprenoriale încă de la început. Adesea, studenții minoritari și cei din medii cu venituri mai mici nu au suficiente oportunități sau mentori la dispoziție pentru a le ajuta să-și planifice educația și cariera. Acest lucru a fost în mintea mea în special în primele zile ale pandemiei de COVID-19, așa că am co-fondat o organizație non-profit de tehnologie educațională pentru a împuternici forța de muncă generației următoare, numită Academia Digital Age (DAA).

Am recrutat elevi din clasa a 11-a sau a 12-a (cu vârste între 16 și 18 ani) prin parteneriat cu licee din South Bronx din New York. Am dezvoltat niște programe de dezvoltare a forței de muncă și antreprenoriale și am potriviți studenții cu mentori. Împreună, au definit câteva proiecte care le-au ajutat familiile sau comunitatea și au avut câteva idei geniale. La sfârșitul anului 2020 am absolvit prima cohortă DAA.  Acum derulăm o serie de programe pe parcursul anului și avem parteneri corporativi și școli.

Acum v-ați mutat din mediul academic și aveți un rol în industrie care este încă puternic implicat în fizică. Care au fost câțiva dintre factorii pe care i-ați luat în considerare atunci când ați ales această carieră?

Au fost câteva lucruri la care m-am gândit. Unul era dacă doream să continui să lucrez pe tema restrânsă a astrofizicii multimessenger sau să explorez noi domenii de cercetare. Mă gândeam dacă vreau să devin hiperspecializat, sau să dezvolt noi abilități și să am o perspectivă multidimensională asupra lumii profesionale. Acest lucru a devenit mai atrăgător pentru mine, deși știu că majoritatea oamenilor doresc să urce pe scara corporativă sau academică.

Mă gândeam și la salariu pentru că a trăi în New York este foarte scump. Nu este neapărat cel mai important lucru, dar cu siguranță a fost un factor. Mulți dintre prietenii mei cu doctori care au intrat în finanțe sau știința datelor câștigau de trei sau patru ori un salariu de postdoctorat.

Am vrut să rămân și în New York, pentru că, pentru un imigrant ca mine, este cel mai bun oraș. Simți că aparții aici. Dar dacă aș vrea să devin profesor, ar trebui să aplic peste tot în SUA. Echilibrul dintre muncă și viață a fost un alt aspect și am fost, de asemenea, intrigat să aflu despre alte culturi din afara comunității astrofizicii particulelor.

La sfârșitul lui 2020, am decis să părăsesc Columbia, iar timp de un an am continuat să lucrez doar la DAA. La sfârșitul anului 2021, am decis să aplic pentru posturi de știință a datelor, dar cu aromă științifică, așa că m-am concentrat pe biotehnologie și asistență medicală. am ajuns la Centrul de cancer Memorial Sloan Kettering (MSK) în calitate de cercetător senior de date. Am făcut parte dintr-o echipă numită „Incubarea tehnologiei”, care a inclus diferiți experți în design, produs, inginerie și știința datelor, care au lucrat împreună pentru a aduce noi tehnologii pentru îngrijirea cancerului. Apoi, la începutul lui 2023, mi-am început actualul rol la Spitalul NewYork-Presbiterian.

Cum este o zi obișnuită pentru tine acum și care sunt unele dintre principalele abilități pe care le folosești în locul tău de muncă?

Echipa noastră, inclusiv oameni de știință și ingineri de la NewYork-Presbyterian, lucrează îndeaproape cu Divizia de Cardiologie a Universității Columbia și Departamentul de Informatică Biomedicală. Folosesc în principal date ecocardiografice și construiesc modele de deep-learning pentru a detecta bolile cardiovasculare în stadii anterioare. Automatizăm întregul proces de citire a imaginilor și clipurilor ecocardiografice, iar aceste modele îi ajută pe cardiologi să citească rapid ecourile și să diagnosticheze boli precum stenoza aortică.

Când construiți modele de învățare automată sau statistice pentru a rezolva probleme, trebuie să definiți bine problema și să veniți cu o întrebare și o ipoteză clară.

Îmi folosesc atât cunoștințele de fizică, cât și abilitățile tehnice pe care le-am dobândit în mediul academic. Când construiți modele de învățare automată sau statistice pentru a rezolva probleme, trebuie să definiți bine problema și să veniți cu o întrebare și o ipoteză clară, cu care vă ajută experiența mea în fizică. De asemenea, trebuie să-mi folosesc abilitățile de calculator pentru a preprocesa și analiza datele.

După ce am un set de date bun, folosesc matematica pe care am învățat-o la școala de licență pentru a găsi cel mai bun algoritm pentru a construi modelul. A fi sceptic este un alt lucru pe care l-am împrumutat de la faptul că sunt fizician – de exemplu,  trebuie să testăm modelele în studii clinice, așa că este foarte important să ne asigurăm că au rezultate decente.

<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 în cardiologie Azadeh Keivani lucrează acum la construirea de modele de învățare profundă folosind date ecocardiografice, cum ar fi scanarea imaginilor aici, pentru a detecta bolile cardiovasculare în stadii anterioare. (Cu amabilitatea: Shutterstock/PIJITRA PHOMKHAM)” title=”Faceți clic pentru a deschide imaginea în pop-up” href=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology- fizica-lumea-2.jpg”>

De asemenea, folosim multe concepte de fizică în cardiologie și asistență medicală în general. De exemplu, trebuie să utilizați efectul Doppler atunci când trimiteți și primiți semnale de la inimă. Pe baza vitezei și frecvenței semnalului, puteți calcula viteza sângelui.

Un alt exemplu interesant, de când lucram la MSK, a fost când am observat că un fost coleg de la astrofizica particulelor a postat online despre cercetătorii de la MSK care au folosit efectul Cherenkov în tehnica lor imagistică pentru detectarea tumorii. L-am contactat și am primit cu toții un apel împreună. A fost foarte interesant pentru că el este un astrofizician de particule, iar ceilalți doi oameni erau biolog și oncolog, iar eu eram între ele. Asta a declanșat o colaborare între echipa noastră de la MSK și cealaltă echipă de la MSK, pentru că aveam câteva idei pentru un model de învățare automată pentru datele lor.

În 2023 ai fost premiat cu Societatea Americană de Fizică (APS) Lectoratul Forumul de Fizică Industrială și Aplicată (FIAP).. Îmi poți spune puțin despre această lucrare?

După ce mi-am început cariera în domeniul sănătății, am început să mă gândesc să țin prelegeri studenților absolvenți și postdoc pentru a le spune povestea mea. Am vrut să vorbesc despre experiențele mele din interiorul și din afara universității, să împărtășesc avantajele și dezavantajele pe care le-am luat în considerare atunci când plecam și să le dau oamenilor putere să se gândească la propria lor carieră unică.

Am fost la patru universități și am ținut discursuri și m-am putut vedea pe deplin în acei studenți drăguți, văzând cât de comune sunt grijile și provocările noastre. De asemenea, am vrut să ajut studenții internaționali care trebuie să se gândească la vize pe calea spre obținerea unui statut mai stabil în SUA.

Când am primit premiul FIAP, am fost foarte încântat pentru că acum am mai multe oportunități de a merge la diferite școli și de a inspira elevii să gândească în afara cutiei. O parte a acestui premiu este susținerea de prelegeri în cel puțin trei institute, inclusiv o școală deservită. Am fost invitat la Întâlnirea APS din martie, unde îmi voi primi premiul și voi ține, de asemenea, o conferință invitată despre călătoria mea și sfaturile mele despre oportunitățile de carieră pentru fizicieni.

Care este sfatul dumneavoastră pentru studenții care încep astăzi? Ce știi acum că ți-ai fi dorit să fi știut când ți-ai început cariera?

Când eram student, îmi amintesc că cei mai mulți dintre noi, care eram studenți absolvenți în astronomie, am participat doar la seminarii de astronomie. Dacă vrei să lucrezi la un subiect și să devii foarte bun la el, atunci s-ar putea să vrei să folosești fiecare minut concentrându-te pe acel subiect. Avertismentul este că devii atât de concentrat încât s-ar putea să uiți de noi perspective și perspective. A veni cu idei noi nu se întâmplă în singurătate. Se întâmplă atunci când ești expus la gândurile, munca și experiența altor oameni.

Nu este posibil să particip la fiecare discuție, dar dacă aș fi din nou student, aș merge cu siguranță la mai multe seminarii și aș explora alte departamente de știință din campus. Uneori, vorbitorii susțin discuții mai generale, care nu sunt neapărat foarte tehnice, așa că ați putea înțelege jumătate dintr-o discuție despre un alt domeniu și înțelegeți abordarea lor. S-ar putea chiar să mergi la un spectacol de artă și să generezi o nouă idee despre propria ta muncă sau să realizezi că ești interesat de un domeniu precum finanțele sau industria jocurilor de noroc. Așa că ține ochii deschiși și ai o minte deschisă.

Îmi amintesc că la sfârșitul liceului am simțit o presiune mare și îmi făceam griji să găsesc un post-doctorat. Trebuie să vă amintiți că ați dezvoltat multe abilități și aveți multe cunoștințe și experiență. Veți putea întotdeauna să găsiți un loc de muncă și nu numai să supraviețuiți, ci și să prosperați. Trebuie doar să crezi în tine și poți face lucruri uimitoare. Poți fi persoana care descoperă ceva nou sau creează ceva pentru alți oameni. Deci acestea sunt momente critice, esențiale în viață. Deși sunt înfricoșătoare, te pot conduce să devii cea mai bună versiune a ta.

În sfârșit, sunt momente în cariera fiecăruia și în viață în general, când te simți dezamăgit și simți că nu poți reuși. Ai putea crede că nu poți găsi un loc de muncă sau că nu ești bun la un lucru. Acest lucru este foarte normal și de fapt nu este un lucru rău. Înseamnă că vă revedeți valorile și puteți folosi această oportunitate pentru a vă găsi următorul pas. Să nu credeți că este sfârșitul lumii. Este începutul unui nou capitol.

• Acest articol a fost publicat pentru prima dată în Cariere APS, un ghid publicat de Lumea fizicii în numele Societăţii Americane de Fizică. Puteți citi ghidul complet online

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/from-cosmic-rays-to-cardiology/