Från kosmiska strålar till 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="Tvärvetenskaplig prest 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 dataforskare Azadeh Keivani har haft en ovanlig karriärresa. Från ett tidigt intresse för astronomi som gymnasieelev i Iran, flyttade hon till USA för att avsluta en doktorsexamen och postdoc i kosmisk strålning och partikelastrofysik, och nu utvecklar hon maskininlärningstekniker inom sjukvård, utbildning och näringsliv. Keivani brinner också för att dela sin resa med nuvarande studenter.

Idag jobbar hon på NewYork-Presbyterian Hospital, utveckla AI-modeller för kardiologi. 2023 fick Keivani American Physical Society (APS) Forum om industriell och tillämpad fysik (FIAP) Career Lectureship Award. Hon berättar om vikten av att vara fördomsfri, värdet av tvärvetenskapliga samarbeten, hennes engagemang i utbildningsinsatser och att bestämma sig för om hon ska stanna i akademin.

Det som väckte ditt första intresse inom naturvetenskap och i synnerhet fysik?

När jag gick i mellanstadiet deltog jag i ett stjärnskådningsevenemang för första gången, och det var så fascinerande för mig. Att inte bara titta på själva himlen utan också att vara omgiven av coola människor var inspirerande. Efter det registrerade jag mig för en astronomitidning som höll regelbundna evenemang, inklusive stjärnskådningskvällar och astronomiworkshops i Teheran, där jag gick i skolan. Jag trodde att fysik var det närmaste jag kunde ägna mig åt astronomi.

Senare på gymnasiet blev jag väldigt intresserad av själva fysiken, av att lösa fysikproblem, samt att läsa läroböcker på grundnivå och till och med på forskarnivå. Jag förstod inte så mycket och matematiken var svår, jag var bara spänd på att se vad böckerna pratade om.

På den tiden i Iran hade vi ett högskoleprov för alla i landet, och de sorterade folk utifrån deras intresse och provresultat. Jag hamnade i ämnet och universitetet jag ville ha, som var fysik på Sharif University of Technology i Teheran.

Vad fick dig att doktorera i astrofysik? Och hur var det att vara en del av ett stort samarbete?

När jag var på Sharif University började jag arbeta med en fysikgrupp för kosmisk strålning, och jag bestämde mig för att fortsätta inom detta område i gymnasiet. 2007, när jag var tredje året på grundutbildningen, gick jag på International Cosmic Ray Conference (ICRC) i Mexiko. Det var en fantastisk upplevelse eftersom jag lärde känna många människor från olika amerikanska universitet, inklusive en grupp på Louisiana State University (LSU), som jag gick med ett år senare för min doktorsexamen. Jag arbetade med effekterna av de galaktiska magnetfälten på avböjningar av ultrahögenergi kosmiska strålar. Min rådgivare var James Matthews, en av pionjärerna inom Pierre Auger Cosmic Ray Observatory. Han har alltid varit en bra mentor för mig och jag är så glad att vi fortfarande har kontakt.

Att arbeta i ett samarbete har sina för- och nackdelar. Till exempel, i de flesta samarbeten skrivs författarlistor i alfabetisk ordning, så även om du är huvudbidragsgivaren blir du inte den första författaren på tidningen. Detta innebär vanligtvis lägre synlighet för yngre fysiker. Men samtidigt bygger man ett väldigt stort nätverk då man går på samarbetsmöten regelbundet. Det gjorde det relativt lätt för mig att hitta en postdoc-tjänst. Jag anställdes av Miguel Mostafa och Doug Cowen för en postdoc vid Pennsylvania State University, som jag gick med 2014. De, tillsammans med Derek Fox, gjorde min tid på Penn State verkligen fruktbar. jag tänker på  dem som mina eviga mentorer, som hade stor inverkan på min karriär.

Där blev jag en del av IceCube Neutrino Observatory och ett projekt som heter Astrophysical Multi-messenger Observatory Network (AMON). Detta var ett projekt för att bygga cyberinfrastruktur som förbinder alla astrofysiska observatorier med hög energi i ett enda nätverk. Vi fick data, körde analys i realtid, och om det fanns en signal som pekade på en astrofysisk händelse eller källa på himlen, skulle den skicka varningar till andra observatorier. Med detta system upptäckte vi första beviset på en astrofysisk högenergikälla för neutrino 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="Skina ljus 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 av de bästa sakerna med att arbeta med AMON-projektet var känslan av ägarskap. Jag arbetade nära med en annan postdoc, Gordana Tešić, som är en god vän nu. Jag utvecklade även flera mjuka färdigheter samt tekniska färdigheter såsom kodning, bygga Python-paket och databaser, statistisk analys och maskininlärningsmodellering.

Vad var nästa steg för dig efter din postdoc?

Efter min postdoc började jag söka fakultetstjänster. Vid den tiden var min man i New York och jag ville verkligen ha ett jobb där, så det slutade med att jag valde det här treåriga lektoratet som heter Frontiers of Science Fellowship vid Columbia University.

Detta program, grundat av astronom och utbildare David Helfand, rekryterar personer med doktorer med olika STEM-bakgrunder – inom fysik, biologi, kemi, neurovetenskap och geovetenskap. Tanken är att ingjuta de vetenskapliga sinnesvanorna hos nya studenter genom olika discipliner, så var och en av oss var tvungna att lära ut alla dessa ämnen. Vi lärde ut olika vetenskapliga färdigheter, som hur man läser artiklar och hur man skiljer vetenskap från pseudovetenskap, hur man förstår trender i plotter och statistik. Det var väldigt utmanande och intressant eftersom jag för första gången på länge var tvungen att lära mig begrepp utanför fysik, för att kunna lära ut dem. Jag var också en NASA-finansierad forskare vid Columbia Astrophysics Laboratory, med hjälp av data från flera astrofysiska observatorier med hög energi inom multibudbärarastronomi; Jag fokuserade på att utnyttja maskininlärningstekniker.

Samtidigt under mitt Columbia  lektorskap, undervisning blev mycket intressant för mig, och även utbildning mer allmänt. Jag började fundera på hur jag kunde hjälpa elever, särskilt från undertjänade samhällen. På många sätt är våra utbildningssystem fortfarande ganska traditionella. Men världen förändras, så eleverna behöver verkligen utveckla sina tekniska, digitala och entreprenöriella färdigheter från tidigt. Ofta har minoritetsstudenter och personer med låginkomstbakgrund inte tillräckliga möjligheter eller mentorer tillgängliga för dem att hjälpa till att planera sin utbildning och karriär. Detta tänkte jag på, särskilt under de första dagarna av covid-19-pandemin, och därför var jag med och grundade en ideell organisation för utbildningsteknologi för att ge nästa generations arbetskraft, kallad Digital Age Academy (DAA).

Vi rekryterade elever från 11:e eller 12:e klass (16–18 år) genom att samarbeta med gymnasieskolor i South Bronx i New York. Vi utvecklade några program för utveckling av arbetskraft och entreprenörskap, och vi matchade studenter med mentorer. Tillsammans definierade de några projekt som hjälpte deras familjer eller deras samhälle, och de hade några lysande idéer. I slutet av 2020 utexaminerade vi den första DAA-kohorten.  Vi kör nu ett antal program under året och har företags- och skolpartners.

Du har nu flyttat ut ur akademin och är i en branschroll som fortfarande är starkt involverad i fysik. Vilka var några av faktorerna som du tänkte på när du gjorde det här karriärvalet?

Det var några saker jag tänkte på. En var om jag ville fortsätta arbeta med det smala ämnet multibudbärarastrofysik, eller att utforska nya forskningsfält. Jag funderade på om jag ville bli hyperspecialiserad, eller utveckla nya färdigheter och ha ett flerdimensionellt perspektiv på yrkesvärlden. Det blev mer tilltalande för mig, även om jag vet att de flesta vill klättra på företags- eller akademisk nivå.

Jag tänkte också på lönen eftersom det är väldigt dyrt att bo i New York. Det är inte nödvändigtvis det viktigaste, men det var definitivt en faktor. Många av mina vänner med doktorer som gick in i ekonomi eller datavetenskap tjänade tre eller fyra gånger postdoc-lönen.

Jag ville också stanna i New York, för för en invandrare som mig är det den bästa staden. Du känner att du hör hemma här. Men om jag ville bli professor skulle jag behöva söka överallt i USA. Balansen mellan arbete och privatliv var en annan aspekt, och jag var också intresserad av att lära mig om andra kulturer utanför partikelastrofysikgemenskapen.

I slutet av 2020 bestämde jag mig för att lämna Columbia, och under ett år fortsatte jag att arbeta enbart på DAA. I slutet av 2021 bestämde jag mig för att söka datavetenskapliga tjänster, men med en vetenskaplig prägel, så jag fokuserade på bioteknik och sjukvård. Jag hamnade kl Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK) som senior datavetare. Jag var en del av ett team som hette "Teknik Inkubation”, som inkluderade olika experter inom design, produkt, ingenjörsvetenskap och datavetenskap, som arbetade tillsammans för att ta in ny teknologi för cancervård. Sedan, i början av 2023, började jag min nuvarande roll på NewYork-Presbyterian Hospital.

Hur ser en vanlig dag ut för dig nu, och vilka är några av de viktigaste färdigheterna du använder i ditt jobb?

Vårt team, inklusive forskare och ingenjörer vid NewYork-Presbyterian, arbetar nära med Columbia Universitys avdelning för kardiologi och institutionen för biomedicinsk informatik. Jag använder främst ekokardiografisk data och bygger djupinlärningsmodeller för att upptäcka hjärt-kärlsjukdomar i tidigare skeden. Vi automatiserar hela processen med att läsa ekokardiografiska bilder och klipp, och dessa modeller hjälper kardiologer att snabbt läsa ekon och diagnostisera sjukdomar som aortastenos.

När du bygger maskininlärning eller statistiska modeller för att lösa problem måste du definiera problemet väl och komma med en tydlig fråga och hypotes

Jag använder både mina fysikkunskaper och de tekniska färdigheter jag förvärvat inom akademin. När du bygger maskininlärning eller statistiska modeller för att lösa problem måste du definiera problemet väl och komma med en tydlig fråga och hypotes, som min fysikbakgrund hjälper till med. Jag behöver också använda mina datorkunskaper för att förbearbeta och analysera data.

När jag har en bra datauppsättning använder jag matematiken jag lärde mig i gymnasiet för att hitta den bästa algoritmen att bygga modellen runt. Att vara skeptisk är en annan sak jag har lånat från att vara fysiker – till exempel,  vi måste testa modellerna i kliniska studier, så det är mycket viktigt att se till att de har anständiga resultat.

<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”>

Dessutom använder vi många fysikbegrepp inom kardiologi och sjukvård i allmänhet. Du behöver till exempel använda dopplereffekten när du skickar och tar emot signaler från hjärtat. Baserat på signalens hastighet och frekvens kan du beräkna blodets hastighet.

Ett annat intressant exempel, från när jag arbetade på MSK, var när jag märkte att en före detta kollega från partikelastrofysik hade skrivit på nätet om forskare på MSK som hade använt Cherenkov-effekten i sin avbildningsteknik för tumördetektering. Jag kontaktade honom och vi ringde alla tillsammans. Det var väldigt intressant eftersom han är partikelastrofysiker, och de andra två personerna var biolog och onkolog, och jag var emellan. Det tände ett samarbete mellan vårt team på MSK och det andra teamet på MSK, eftersom jag hade några idéer om en maskininlärningsmodell för deras data.

2023 tilldelades du American Physical Society (APS) Forum för industriell och tillämpad fysik (FIAP) föreläsning. Kan du berätta lite om det arbetet?

Efter att jag började min karriär inom vården började jag fundera på att hålla föreläsningar för doktorander och postdoktorer för att berätta min historia för dem. Jag ville prata om mina erfarenheter inom och utanför akademin, dela med mig av för- och nackdelarna jag tänkte på när jag lämnade, och ge människor möjlighet att tänka på sin egen unika karriärväg.

Jag gick på fyra universitet och höll föredrag, och jag kunde helt se mig själv i dessa underbara studenter, och se hur vanliga våra bekymmer och utmaningar är. Jag ville också hjälpa internationella studenter som måste tänka på visum på vägen mot att få en mer etablerad status i USA.

När jag fick FIAP-priset var jag väldigt exalterad eftersom jag nu har fler möjligheter att gå på olika skolor och inspirera elever att tänka utanför ramarna. En del av detta pris är att hålla föreläsningar på minst tre institut, inklusive en underbetjänad skola. Jag har blivit inbjuden till APS marsmöte, där jag kommer att ta emot mitt pris, och jag kommer också att hålla ett inbjudet föredrag om min resa och mina råd om karriärmöjligheter för fysiker.

Vad är ditt råd till studenter som börjar idag? Vad vet du nu som du önskar att du hade vetat när du började din karriär?

När jag var student minns jag att de flesta av oss som var astronomistudenter bara gick på astronomiseminarier. Om du vill arbeta med ett ämne och bli riktigt bra på det, så kanske du vill använda varenda minut till att fokusera på det ämnet. Varningen är att du blir så fokuserad att du kanske glömmer nya insikter och perspektiv. Att komma på nya idéer sker inte i ensamhet. Det händer när man utsätts för andras tankar, arbete och erfarenheter.

Det är inte möjligt att närvara vid varje föredrag, men om jag var student igen skulle jag definitivt gå på fler seminarier och utforska andra naturvetenskapliga institutioner på campus. Ibland håller talare mer allmänna föredrag som inte nödvändigtvis är särskilt tekniska, så du kanske förstår hälften av ett föredrag om ett annat område och förstår deras tillvägagångssätt. Du kan till och med gå på en konstföreställning och skapa en ny idé om ditt eget arbete, eller inse att du är intresserad av ett område som finans eller spelindustrin. Så håll ögonen öppna och ha ett öppet sinne.

Jag minns att jag i slutet av gymnasiet kände en stor press och jag var orolig för att hitta en postdoc. Du måste komma ihåg att du har utvecklat många färdigheter och du har mycket kunskap och erfarenhet. Du kommer alltid att kunna hitta ett jobb, och inte bara överleva utan trivas. Du behöver bara tro på dig själv och du kan göra fantastiska saker. Du kan vara personen som upptäcker något nytt eller skapar något för andra människor. Så dessa är kritiska, avgörande ögonblick i livet. Även om de är läskiga kan de leda till att du blir den bästa versionen av dig själv.

Sist, det finns ögonblick i allas karriär, och i livet i allmänhet, när du känner dig besviken och känner att du inte kan lyckas. Du kanske tror att du inte kan hitta ett jobb eller att du inte är bra på en sak. Detta är mycket normalt och är faktiskt inte en dålig sak. Det betyder att du omprövar dina värderingar och att du kan använda den möjligheten för att hitta ditt nästa steg. Tro inte att det är världens undergång. Det är början på ett nytt kapitel.

• Denna artikel publicerades först i APS Karriär, en guide publicerad av Fysikvärlden på uppdrag av American Physical Society. Du kan läsa hela guiden online

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/from-cosmic-rays-to-cardiology/