Від космічних променів до кардіології – 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="Міждисциплінарна успішність 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”>

Астрофізик став дослідником даних Азаде Кейвані пройшов незвичайний кар’єрний шлях. З раннього інтересу до астрономії, будучи ученицею середньої школи в Ірані, вона переїхала до США, щоб отримати ступінь доктора філософії та постдокторацію з космічних променів і астрофізики елементарних частинок, а тепер розробляє методи машинного навчання в охороні здоров’я, освіті та бізнесі. Кейвані також із захопленням ділиться своєю подорожжю з нинішніми студентами.

Сьогодні вона працює в Нью-Йорк-Пресвітеріанська лікарня, розробляючи моделі ШІ для кардіології. У 2023 році Кейвані отримав Американське фізичне товариство (APS) Нагорода за професійну лекцію Форуму з промислової та прикладної фізики (FIAP).. Вона розповідає про важливість відкритості, цінність міждисциплінарної співпраці, її участь в освітніх ініціативах і рішення про те, чи залишатися в академії.

Що викликало ваш початковий інтерес в науці, і зокрема у фізиці?

Коли я навчався в середній школі, я вперше побував на заході спостереження за зірками, і це було для мене дуже захоплюючим. Не тільки дивитися на небо, але й бути в оточенні крутих людей надихало. Після цього я підписався на астрономічний журнал, який регулярно проводив заходи, зокрема вечори спостереження за зірками та астрономічні семінари в Тегерані, де я ходив до школи. Я думав, що фізика — це ближче до астрономії те, чим я можу займатися.

Згодом, у середній школі, я дуже зацікавився самою фізикою, розв’язуванням фізичних задач, а також читанням підручників для студентів і навіть аспірантів. Я мало що розумів, і математика була важкою, я просто був у захваті від того, про що говорять книжки.

У той час в Ірані у нас був вступний іспит до університету для всіх у країні, і вони сортували людей на основі їхнього інтересу та результатів іспиту. Зрештою я обрала предмет і університет, які хотіла, а це була фізика Технологічний університет Шаріфа в Тегерані.

Що спонукало вас отримати ступінь доктора філософії з астрофізики? А як це було, бути частиною великої співпраці?

Коли я навчався в Університеті Шаріфа, я почав працювати з групою фізики космічних променів і вирішив продовжувати працювати в цій галузі в аспірантурі. У 2007 році, коли я навчався на третьому курсі, я відвідував Міжнародна конференція з космічних променів (МКЧХ) у Мексиці. Це був чудовий досвід, тому що я познайомився з багатьма людьми з різних університетів США, у тому числі з групою в Університет штату Луїзіана (LSU), до якого я приєднався через рік, щоб отримати докторську дисертацію. Я працював над впливом галактичних магнітних полів на відхилення космічних променів надвисокої енергії. Мій радник був Джеймс Метьюз, один із піонерів в Обсерваторія космічних променів П'єра Оже. Він завжди був для мене великим наставником, і я дуже радий, що ми досі підтримуємо зв’язок.

Робота в колаборації має свої плюси і мінуси. Наприклад, у більшості спільних робіт списки авторів записуються в алфавітному порядку, тож навіть якщо ви є головним учасником, ви не будете першим автором у статті. Зазвичай це означає меншу видимість для молодших фізиків. Але в той же час ви створюєте дуже велику мережу, регулярно відвідуючи зустрічі для співпраці. Завдяки цьому мені було відносно легко знайти вакансію постдока. Мене найняв Мігель Мостафа та Дуг Коуен на постдокторацію в Університеті штату Пенсильванія, куди я приєднався в 2014 році. Вони разом із Дереком Фоксом зробили мій час у Пенсільванському державному університеті справді плідним. Я думаю про  їх як моїх вічних наставників, які мали великий вплив на мою кар’єру.

Там я став частиною Нейтринна обсерваторія IceCube і проект під назвою the Астрофізична мережа обсерваторії з кількома повідомленнями (AMON). Це був проект побудови кіберінфраструктури, яка об’єднує всі астрофізичні обсерваторії високих енергій в єдину мережу. Ми отримали дані, провели аналіз у реальному часі, і якщо був сигнал, який вказував на астрофізичну подію чи джерело в небі, він надсилав сповіщення іншим обсерваторіям. За допомогою цієї системи ми виявили перші докази астрофізичного джерела нейтрино високої енергії в 2017 році.

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

Однією з найкращих речей у роботі над проектом АМОН було відчуття власності. Я тісно працював з іншим постдоктором, Гордана Тешич, який зараз є хорошим другом. Я також розвинув кілька програмних навичок, а також технічних навичок, таких як кодування, створення пакетів і баз даних Python, статистичний аналіз і моделювання машинного навчання.

Якими були ваші наступні кроки після постдокторації?

Після постдокторації я почав претендувати на посади викладачів. На той час мій чоловік був у Нью-Йорку, і я дуже хотіла там працювати, тому врешті-решт вибрала цю трирічну лекторську програму під назвою Стипендія Frontiers of Science в Колумбійському університеті.

Ця програма, заснована астрономом і педагогом Девід Хелфанд, набирає людей із ступенями доктора філософії з різним досвідом STEM – у галузі фізики, біології, хімії, неврології та наук про Землю. Ідея полягає в тому, щоб прищепити новим студентам наукові навички за допомогою різних дисциплін, тому кожен із нас мав викладати всі ці теми. Ми навчали різних наукових навичок, наприклад, як читати статті та як відрізняти науку від псевдонауки, як розуміти тенденції в сюжетах і статистиці. Це було дуже складно та цікаво, тому що вперше за довгий час мені довелося вивчати концепції поза фізикою, щоб мати змогу їх викладати. Я також був дослідником, який фінансував НАСА Колумбійська астрофізична лабораторія, використовуючи дані кількох астрофізичних обсерваторій з високими енергіями в мультимесенджерній астрономії; Я зосередився на використанні методів машинного навчання.

Водночас, під час моєї Колумбії  лекторство, викладання стало для мене дуже цікавим, а також освіта загалом. Я почав думати про те, як я можу допомогти студентам, особливо з незахищених громад. Багато в чому наші освітні системи все ще досить традиційні. Але світ змінюється, тому студентам дійсно потрібно з самого раннього віку розвивати свої технічні, цифрові та підприємницькі навички. Часто студенти з меншин і малозабезпечені не мають достатніх можливостей або наставників, щоб допомогти їм спланувати освіту та кар’єру. Це було в мене на думці, особливо в перші дні пандемії COVID-19, тому я став співзасновником некомерційної організації з освітніх технологій, щоб розширити можливості робочої сили наступного покоління, яка називається Академія цифрової епохи (DAA).

Ми набрали учнів 11-12 класів (віком 16–18 років), співпрацюючи зі середніми школами Південного Бронкса в Нью-Йорку. Ми розробили кілька програм розвитку робочої сили та підприємництва, а також підібрали студентів із наставниками. Разом вони визначили кілька проектів, які допомогли їхнім сім’ям або їхнім громадам, і у них було декілька геніальних ідей. Наприкінці 2020 року ми випустили першу когорту DAA.  Зараз ми проводимо низку програм протягом року та маємо корпоративних та шкільних партнерів.

Зараз ви вийшли з академічних кіл і працюєте в індустрії, яка все ще сильно пов’язана з фізикою. Які фактори ви врахували, обираючи цю професію?

Було кілька речей, про які я думав. Одне з них полягало в тому, чи хочу я продовжувати працювати над вузькою темою астрофізики мультимесенджерів чи досліджувати нові галузі досліджень. Я думав про те, чи хочу я стати гіперспеціалізованим, чи хочу розвивати нові навички та мати багатовимірний погляд на професійний світ. Це стало для мене більш привабливим, хоча я знаю, що більшість людей хочуть піднятися по службових або академічних сходах.

Я також думав про зарплату, тому що жити в Нью-Йорку дуже дорого. Це не обов’язково найважливіше, але це безумовно був фактор. Багато моїх друзів із докторськими ступенями, які займалися фінансами чи наукою про дані, отримували в три-чотири рази більшу зарплату постдока.

Я також хотів залишитися в Нью-Йорку, тому що для такого іммігранта, як я, це найкраще місто. Ви відчуваєте своє місце тут. Але якби я хотів стати професором, мені довелося б подати документи скрізь у США. Баланс між роботою та особистим життям був ще одним аспектом, і мені також було цікаво дізнатися про інші культури поза спільнотою астрофізиків елементарних частинок.

Наприкінці 2020 року я вирішив піти з Columbia і протягом року продовжував працювати лише над DAA. Наприкінці 2021 року я вирішив подати заявку на посади в галузі даних, але з науковим відтінком, тому я зосередився на біотехнологіях і охороні здоров’я. Я опинився на Меморіальний центр онкологічних захворювань Слоун Кеттерінг (MSK) на посаді старшого спеціаліста з даних. Я був частиною команди під назвою "Інкубація технологій», до якого увійшли різні експерти з дизайну, продуктів, інженерії та науки про дані, які разом працювали над впровадженням нових технологій для лікування раку. Потім, на початку 2023 року, я почав свою нинішню роботу в Пресвітеріанській лікарні Нью-Йорка.

Як виглядає ваш звичайний день і які основні навички ви використовуєте у своїй роботі?

Наша команда, включно з науковцями та інженерами NewYork-Presbyterian, тісно співпрацює з Відділення кардіології Колумбійського університету та відділення біомедичної інформатики. В основному я використовую дані ехокардіографії та створюю моделі глибокого навчання для виявлення серцево-судинних захворювань на ранніх стадіях. Ми автоматизуємо весь процес зчитування ехокардіографічних зображень і кліпів, і ці моделі допомагають кардіологам швидко зчитувати ехо-сигнали та діагностувати такі захворювання, як стеноз аорти.

Коли ви створюєте машинне навчання або статистичні моделі для вирішення проблем, вам потрібно чітко визначити проблему та сформулювати чітке запитання та гіпотезу

Я використовую як свої знання з фізики, так і технічні навички, набуті в академії. Коли ви будуєте машинне навчання або статистичні моделі для розв’язання проблем, вам потрібно добре визначити проблему та сформулювати чітке запитання та гіпотезу, у чому допомагає мій досвід фізики. Мені також потрібно використовувати свої комп’ютерні навички для попередньої обробки та аналізу даних.

Отримавши хороший набір даних, я використовую математику, яку вивчив у вищій школі, щоб знайти найкращий алгоритм для побудови моделі. Бути скептиком – це ще одна річ, яку я запозичив, будучи фізиком – наприклад,  нам потрібно перевірити моделі в клінічних дослідженнях, тому дуже важливо переконатися, що вони мають гідні результати.

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world-2.jpg" data-caption="ШІ в кардіології 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”>

Крім того, ми використовуємо багато понять фізики в кардіології та охороні здоров'я в цілому. Наприклад, вам потрібно використовувати ефект Доплера, коли ви надсилаєте та приймаєте сигнали від серця. Виходячи зі швидкості та частоти сигналу, ви можете розрахувати швидкість крові.

Ще один цікавий приклад, коли я працював у MSK, коли я помітив, що колишній колега з астрофізики елементарних частинок опублікував в Інтернеті повідомлення про дослідників з MSK, які використовували ефект Черенкова у своїй техніці візуалізації для виявлення пухлин. Я зв’язався з ним, і ми всі разом зібралися. Це було дуже цікаво, тому що він астрофізик елементарних частинок, а двоє інших людей були біологом і онкологом, а я був між ними. Це започаткувало співпрацю між нашою командою в MSK і іншою командою в MSK, оскільки в мене були ідеї щодо моделі машинного навчання для їхніх даних.

У 2023 році ви отримали нагороду Американського фізичного товариства (APS) Форум з промислової та прикладної фізики (FIAP).. Не могли б ви розповісти мені трохи про цю роботу?

Після того, як я розпочав свою кар’єру в галузі охорони здоров’я, я почав думати про те, щоб читати лекції для аспірантів і постдокторантів, щоб розповісти їм свою історію. Я хотів розповісти про свій досвід у академічному середовищі та за його межами, поділитися плюсами та мінусами, які я вважав, коли йшов, і дати людям змогу подумати про свій унікальний кар’єрний шлях.

Я побував у чотирьох університетах і виступав з доповідями, і я міг повністю побачити себе в цих прекрасних студентах, побачивши, наскільки спільними є наші турботи та проблеми. Я також хотів допомогти іноземним студентам, яким доводиться думати про візи на шляху до отримання більш осілого статусу в США.

Коли я отримав нагороду FIAP, я був дуже схвильований, тому що тепер у мене є більше можливостей відвідувати різні школи та надихати студентів мислити нестандартно. Частиною цієї нагороди є читання лекцій принаймні в трьох інститутах, включно з недостатньо обслуговуваною школою. Мене запросили на Березневе засідання APS, де я отримаю свою нагороду, а також виступлю з доповіддю про свою подорож і свої поради щодо кар’єрних можливостей для фізиків.

Що б ви порадили студентам, які починають сьогодні? Що ви знаєте зараз, що хотіли б знати, коли починали свою кар’єру?

Пам’ятаю, коли я був студентом, більшість із нас, аспірантів, відвідували лише семінари з астрономії. Якщо ви хочете попрацювати над однією темою і стати в ній справді хорошим, тоді ви можете використовувати кожну хвилину, зосереджуючись на цій темі. Застереження полягає в тому, що ви стаєте настільки зосередженими, що можете забути про нові ідеї та перспективи. Нові ідеї не виникають на самоті. Це трапляється, коли ви стикаєтеся з чужими думками, роботою та досвідом.

Неможливо відвідувати кожну доповідь, але якби я знову був студентом, я б точно відвідував більше семінарів і досліджував інші наукові відділи в кампусі. Іноді доповідачі виголошують більш загальні доповіді, які не обов’язково є дуже технічними, тому ви можете зрозуміти половину розмови про іншу сферу та зрозуміти їхній підхід. Ви навіть можете піти на мистецьку виставу та створити нове уявлення про свою власну роботу або зрозуміти, що вас цікавить така сфера, як фінанси чи ігрова індустрія. Тож тримайте очі відкритими та майте відкритий розум.

Я пам’ятаю, як наприкінці аспірантури я відчув сильний тиск і хвилювався, чи не знайти постдок. Ви повинні пам’ятати, що ви розвинули багато навичок і маєте багато знань і досвіду. Ви завжди зможете знайти роботу і не тільки вижити, але й процвітати. Вам просто потрібно вірити в себе, і ви зможете робити дивовижні речі. Ви можете бути людиною, яка відкриває щось нове або створює щось для інших людей. Отже, це критичні, переломні моменти в житті. Незважаючи на те, що вони страшні, вони можуть допомогти вам стати найкращою версією себе.

Нарешті, у кар’єрі кожної людини та в житті загалом бувають моменти, коли ви відчуваєте розчарування і відчуваєте, що не можете досягти успіху. Вам може здатися, що ви не можете знайти роботу або що ви не вмієте в одній справі. Це цілком нормально і насправді не погано. Це означає, що ви переглядаєте свої цінності, і ви можете використати цю можливість, щоб знайти свій наступний крок. Не думайте, що це кінець світу. Це початок нової глави.

• Ця стаття була вперше опублікована в Росії APS Кар'єра, путівник виданий Світ фізики від імені Американського фізичного товариства. Ви можете прочитати повний посібник онлайн

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/from-cosmic-rays-to-cardiology/