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一个女孩如何破解全球难题?

时间:2019-08-11 来源:西安石油大学

这几天,人类首张黑洞照片引发了全世界轰动,一个距离我们5500万光年的巨型"戒指"让全球为之骄傲和惊叹。这张照片是由全球多国科研人员合作的“事件视界望远镜”(EHT)项目,经过百年的共同探索才让人类揭开了黑洞的神秘“面纱”。


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黑洞距离我们超级远,而且也没有我们想象中的大。从地球拍摄黑洞的照片,就像在地球上拍摄月亮上的一颗橘子一样困难,依靠目前地球上任何单个望远镜都是远远不够的。根据一个简单计算公式,如果想拍摄到黑洞,需要地球大小的天文望远镜。这当然是不可能的!


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真的没有办法了吗?有一个29岁的年轻女孩就不信这个邪。Katie Bouman,获得麻省理工电子工程和计算机科学的博士学位后,进入哈佛大学,成为视界望远镜成像小组的博士后研究员,目前即将赴加州理工任计算机科学助理教授。三年前,还在麻省理工读博士的时候,Katie Bouman就在TED发表了如何拍摄到黑洞的大胆构想:

这位年轻的计算机女博士,提出的解决方案是:依靠计算机的核心算法!

她的算法,简而言之,是将望远镜数据转换为世界媒体共享的历史照片。没有一个望远镜能够捕获黑洞,因此使用称为干涉测量的技术设置了八个网络。他们捕获的数据存储在数百个硬盘上,这些硬盘飞往美国波士顿和德国波恩的中央处理中心。


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Bouman博士处理这些原始数据的方法被认为有助于创造引人注目的图像。她领导了一个测试过程,其中多个算法“内置不同的假设”试图从数据中恢复照片。

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“我们是天文学家,物理学家,数学家和工程师的'大熔炉',而这正是实现曾经认为不可能的事情所需要的.”Bouman说。


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在算法的支持下,六大洲的60个机构、18个国家,上百位科学家们开展了“事件视界望远镜”项目,全球各地8个射电望远镜同时对黑洞展开观测,不能直接看到黑洞,但随着地球的自转和公转,就可以集大量关于黑洞的数据信息,勾勒出黑洞的样子。

黑洞照片发布后,这张用手捂住嘴的照片让Bouman迅速在社交媒体走红,也印证了作为一名女性在STEM领域的成功。


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麻省理工(MIT)官方账号上将她与史上最伟大的女程序员玛格丽特.汉密尔顿相提并论。同样为麻省毕业生,汉密尔顿编写的代码,促成了人类首次登月行动。


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50年前,女性计算机科学家Margaret Hamilton用代码送人类见月亮。她为阿波罗登月计划编写的程序稿都要和她本人一般高了。

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为什么Katie Bouman能够成功?

是什么样的自信,让别人都觉得不可能的事,这个充分自信的女孩却大胆提出来,并且勇敢去尝试呢?

在TED演讲中,Katie Bouman引用了英国滚石乐队创始成员米克·贾格尔的一句名言:“你不可能永远心想事成,但如果你尝试了,说不定就正好能找到你需要的东西。”独立、自信、勇往直前,这代表了她的心声。

正是这种坚定独立的性格,让她在男性占了大半壁江山的STEM领域,在保密状态下,带领团队默默奋斗了三年,从不跟人公开谈论细节,最终实现了成像伟大的黑洞照片的算法。她父亲说:“她只告诉我,这个星期有一个重要的事要宣布,但没有说是什么。”


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这样的自信从何而来呢?

Katie Bouman生于1989年,来自印第安纳州的西拉斐特。她的父亲CharlesBouman是普渡大学的教授。他告诉《每日邮报》的记者,他女儿还在家乡读高中最后一年的时候,她从老师那听说了地平线望远镜计划(EHT),黑洞照片就是这个计划的成果。于是,她在父亲任教的普渡大学(PurdueUniversity)申请加入了计算机成像研究。可见,学校的引导家庭的支持对Katie Bouman的成长至关重要。


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她的高中老师菲尔普西介绍,高中的课程当中,Katie Bouman最感兴趣的是科学课,她的课堂笔记和实验室笔记被老师称赞不已,时常当做模板展示给其他同学。“Katie Bouman是一个非常细致的孩子。她总是有条不紊,实验室的笔记写得非常详细。”

严谨、细致的治学风格,再加上勇往直前的乐观与自信,最终让这个脸上总是带着灿烂笑容的女孩,实现了自己的科学梦想。

在全球,STEM领域引领着科学的未来。在中国,STEM教育方兴未艾,被科学引领的学习力、探究力,从小就要做起。