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黑洞背后的女人!她潜心3年写代码,只为让我们能亲眼见证历史
 
http://sh.qihoo.com/pc/9df7047b59ae2ba2b?cota=3&refer_scene=so_1&sign=360_e39369d12017年4月,Ted的演讲台上迎来一位年轻的女性,她穿着正装声音却很稚嫩。演讲的主题是“如何给黑洞拍照片”

可能是因为不习惯面对如此多的观众,她说话的声音一直有些颤抖。

她向观众们自我介绍“我叫Katie Bouman,麻省理工的PHD,虽然我不是宇航员,但我研究计算机科学,我可以向你们解释如何为黑洞拍照。”

也许当时的观众们还有些不解,这个20出头紧张到有些结巴的姑娘是谁,她讲的东西有什么意义?

2年后,同样是4月,一切都有了答案。

北京时间4月10日,人类历史上拍摄的第一张黑洞照片发布。

一切有关于它的猜测和理论在这天有了前所未有的真实感,人们激动地讨论着有关那个有着橘红色光环的模糊图像的一切。

同时,网友们惊喜的发现,一张被称为“黑洞照片背后的女人”的照片也在随黑洞在网络上疯传。照片中的女孩盯着屏幕中那张黑洞照片,手捂着嘴,却掩饰不住激动和欣喜。

这个女孩就是Katie Bouman,照片中是她第一次见到黑洞成像的样子,和我们如出一辙。

“不敢相信”这是Katie对于那张照片的描述。

与我们不同的是,Katie的反应中应该还有些自豪和如释重负。

因为她就是亲手“拼”出了黑洞的人,潜心研究3年,这个女孩领导着自己的科研团队开发了一种成像算法,该算法最终帮助人类捕获了黑洞的魅影。

人们疯狂的寻找她的资料和故事,感激她的贡献,赞叹她的成绩。一时间网络上每个人都在问:这个女孩是谁?Katie Bouman是谁?

Katie Bouman,黑洞背后的女人。

英雄出少年

Katie在印第安纳州的西拉斐特长大。很多人不知道的是,早在高中时期,她就已经开始了自己的科学之旅。

科学课上她一直是一丝不苟,课堂笔记和实验记录的严谨程度让高中老师现在还记忆犹新。

更厉害的是,才十几岁的她就申请加入了家乡普渡大学的计算机成像研究,跑前跑后追着教授问那些她满脑子的疑惑。

高中最后一年,她从教授口中听来了地平线望远镜计划,也就是Event Horizon Telescope(EHT),那张黑洞照片就是这个计划的成果。

抱着对计算机成像的兴趣和对黑洞的好奇,Katie考入了密歇根大学安娜堡分校学习电气工程。以优异的成绩毕业后,她拿着美国国家科学基金会的奖学金读研深造。

她的硕士和博士都在麻省理工(MIT)完成,学校期间她一边在麻省的天文台实习,一边研究专业。

最终以电气工程和计算机科学博士的身份加入了她早就梦寐以求的Event Horizon Telescope计划。

她的科研理想是:找出测量或呈现人类还“看不到”的东西的方法。

黑洞背后的女人

拍摄黑洞不是容易的事。黑洞距离我们很远,而且并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。

要看到更远更小的东西,天文望远镜就必须做的更大。若要用一台天文望远镜“捕获”黑洞,那它的直径至少要有10000千米。

不少科学家认为这也太不切实际了,毕竟地球的直径才不到13,000千米。

图:Katie的演讲ppt

当一部分科学家致力于研发更好的天文望远镜时,人们想到了别的方法。

假设各个国家里,每架天文望远镜都可能拍摄到黑洞的一部分,随着地球的自转和公转,他们就能捕获数万数亿张黑洞的“残影”。

而计算机科学可以做的事就是将这些碎片像拼图一样的连接在一起,利用算法将无数个小像素拼凑成了黑洞的第一张照片,而Katie要当的就是这个拼拼图的人。

说起来很简单,但这个过程花了EHT团队200多名科学家数十几年,全世界几十所大学、科研机构、天文观测中心的辛苦付出。

也花了Katie和她的团队3年多的时间去。3年里,Katie为了开发最精确的算法,用掉了整整一桌的电脑硬盘。

图:Katie在计划中使用过的硬盘

这很容易让人想到50年前,为阿波罗登月计划编写程序的女性计算机科学家Margaret Hamilton那张著名的照片。

图:Margaret Hamilton的代码书

50年前,一位女性用代码送人类看月亮,50年后又一位女性用代码带人类见了黑洞。

科技会进步,厚重的演算纸会变成一个个金属的小盒子,不变的是求真的信念,也是女性科学家从未放弃的进取。

世界上只有30%的研究人员是女性,但人数少不代表女性做不到,不代表女性没有科研的能力。

图:Katie(中)领导的团队

50年过去,Katie仍然是庞大研究团队中的个位数女性之一,面对人们的极高赞誉,她却不太希望人们太过重视她的性别:

“不要因为我是女人做了科研,就觉得我很厉害,比其他同事更值得掌声。让我们用科学证明一切。”

拼图完成的那一刻

很长一段时间里,Katie和团队都在哈佛大学的一间小教室里办公。没有人们想象中的高级实验室,黑科技设备,甚至连沙发都没有。

选在这里办公,是为了保密起见,谁能想到一间教室正在书写着人类探寻宇宙的新历史呢?

Katie每天的工作几乎就做坐在椅子前对着电脑敲代码。

小组的几个人挤在屋子里盯着屏幕不出声,然后有谁突然在白板上写下一行东西,几个人争论一番,又继续回到电脑前思考。

这就是Katie的日常,领导编写程序第3年,只要不是出外勤,春夏秋冬都是如此。

图:Katie和小组的同事

掀起小房间一阵波澜的是去年6月,夏天的哈佛很热,小房间的空调不是很好。Katie和3个同事焦急的盯着屏幕,那天是各大天文台上传拍摄数据的日子。

就像等着快递员送来新买的拼图的孩子,Katie坐立难安。今天他们不用纠结代码,程序已经在几天前写好了。

经过了几次测试后,唯一缺的就是真实的天文台监测数据。

图:图中是参与计划的部分地区天文台

有了这些数据后,才能完成黑洞成像的真实“预演”。

Katie才能知道大家3年来的努力究竟是不是空想,下一步怎么走,怎么改进,人类真的能将看不到的东西影像化吗?

全都看这次的结果。

终于,正午时分Katie和团队收到了数据。她把数据导入程序,拼图被倒出了盒子,那么看看能拼出什么吧。。。

四个人交换了眼神,Katie点了点头,计算机前的研究员光标在程序“go”的按钮上轻轻一点。程序运转了。

几乎就是在喘息平复激动心情的时间,屏幕上跳出了最终成像——一个小小的,橘黄色的圆环。

是黑洞!是黑洞!

“我们就这么看着那些图像出现在电脑上,但是大家都不敢相信,我们就这么容易的看到了它!”

在第一次照片生成后,Katie和团队又写了不同的脚本进行对比和改进,先是要经过多次的测试,鉴定他们拍到的究竟是不是黑洞;然后是在多张生成的照片中选择最清晰,最完整的一张。

2019年4月,团队最终确定这是的确是来自M87星系中心的黑洞照片。星期一晚上,Katie在初次使用的程序中重新生成了黑洞的照片。回到家时,嘴角还是控制不住的微笑着。

爸爸问她“什么事这么好笑?”,憋了秘密3年的Katie还是捂了捂嘴,然后俏皮的回答道:

“有张照片很有趣。”

图:参与计划的一部分科学家在照片前合照,Katie是右侧红衣服的女士

周三,地平线望远镜计划举行全球直播的新闻发布会,向全世界展示了这张“有趣的照片”。全世界都看到了这个小小的圆环。

直到这一刻,Katie才把自己3年多的经历告诉家人,在此之前连爸妈都以为她只是在学校当老师。

在这之前Katie Bouman不知道努力会不会有回报,不知道自己会不会像无数作出巨大贡献却没有得到社会认可的女科学家一样,要等到去世多年后才被人想起。

但她也不那么在意功名,转身回到学校,Katie已经开始了自己的新课题:“我想设计能将算法和传感器紧密结合在一起的系统”

说起这个伟大的成就,她也是非常认真的回答到:“虽然她很开心能成为激励年女性的人,但黑洞照片的成就,要归功于团队努力”。

这是每一名EHT科学家,每一名世界各地研究机构的人们的心血。这也是最令她激动的地方:全世界的科研工作者都在为了一个目标努力, 一起建造巨大的天文望远镜,一起成就黑洞的第一次亮相。

和同事们一样,这些默默工作的科学家们的名字在发布会和铺天盖地的媒体讨论中,极少被提及。很多人更是不知道黑洞背后有着这么一位了不起的女性。

但网友们却主动站出来在社交媒体上为她转发点赞。因为他们值得。

“让我们记住她的名字”“历史上的女科学家很少得到与自己成就相符的认可 ”的声音在互联网上传播着。

人类的视野在拓展,意识也在变化。也许从Katie开始,一切都会不一样。

从Katie Bouman开始,我们可以给更多科学家,当然还有更多女性科学家应有的尊重和关注,向所有为人类进步做出贡献的人们致敬。

图:一部分做出杰出贡献的女性科学家照片

她让世界认识了黑洞的样子,而我们也可以通过网络让世界认识她,记住她,记住每个了不起的科学工作者。

这是我们能做的最重要的小事...

 

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