Katie Bouman – το κορίτσι που φωτογράφισε τη μαύρη τρύπα
Ένας αλγόριθμος μας φέρνει πιο κοντά στη μαγεία του διαστήματος
Φανταστείτε ότι προσπαθείτε να τραβήξετε μια φωτογραφία ενός πορτοκαλιού που βρίσκεται στο φεγγάρι με το smartphone σας. Φαίνεται αδύνατο. Κάπως έτσι ήταν και για τους επιστήμονες που προσπαθούσαν να καταγράψουν την εικόνα μιας μαύρης τρύπας στο διάστημα. Παρ’ όλα αυτά, μια διεθνής ομάδα περισσότερων από 200 ερευνητών παρουσίασε την πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας την Τετάρτη, 10/4.
Η προσπάθεια δεν θα ήταν εφικτή χωρίς την Katie Bouman, που παρουσίασε έναν κρίσιμο αλγόριθμο που βοήθησε στην ανάπτυξη μεθόδων απεικόνισης.
Πριν από τρία χρόνια, η Bouman οδήγησε τη δημιουργία ενός αλγορίθμου που τελικά βοήθησε να καταγράψει αυτή την πρώτη εικόνα του: μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα και τη σκιά της στο κέντρο ενός γαλαξία, γνωστού ως M87. Ήταν την εποχή που έκανε το μεταπτυχιακό της στον τομέα της πληροφορικής και της τεχνητής νοημοσύνης στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης.
Οι μαύρες τρύπες είναι εξαιρετικά μακρινές και συμπαγείς, οπότε η λήψη μιας φωτογραφίας δεν είναι εύκολη υπόθεση. Επιπλέον, οι μαύρες τρύπες εξ ορισμού υποτίθεται ότι είναι αόρατες – παρόλο που μπορούν να εκπέμπουν σκιά όταν αλληλεπιδρούν με το υλικό γύρω τους.
Ένα παγκόσμιο δίκτυο τηλεσκοπίων που είναι γνωστό ως το πρόγραμμα Horizon Telescope Event συγκέντρωσε εκατομμύρια gigabytes δεδομένων για το M87 χρησιμοποιώντας μια τεχνική γνωστή ως συμβολομετρία. Ωστόσο, υπήρχαν ακόμη μεγάλα κενά στα δεδομένα που έπρεπε να συμπληρωθούν.
Ο αλγόριθμός της Bouman και πολλοί άλλοι βοήθησαν να γεμίσουν τα κενά. Χρησιμοποιώντας αλγορίθμους απεικόνισης, όπως αυτόν της Bouman, οι ερευνητές δημιούργησαν τρεις κωδικούς για να χωρίσουν την εικόνα.
Το τηλεοπτικό τηλεσκόπιο Horizon Event (EHT) σχεδιάστηκε για να καταγράψει εικόνες μιας μαύρης τρύπας. Σήμερα, σε συντονισμένες συνεντεύξεις Τύπου σε ολόκληρο τον κόσμο, οι ερευνητές της Event Horizon Telescope αποκαλύπτουν ότι κατάφεραν να αποκαλύψουν την πρώτη άμεση οπτική απόδειξη μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας και της σκιάς της. Παίρνουν τα «αραιά και θορυβώδη δεδομένα» που τα τηλεσκόπια σπρώχνουν έξω και προσπαθούν να δημιουργήσουν μια εικόνα. Για τα τελευταία χρόνια, η Bouman διευθύνει την επαλήθευση των εικόνων και την επιλογή παραμέτρων απεικόνισης.
«Αναπτύξαμε τρόπους για τη δημιουργία συνθετικών δεδομένων και χρησιμοποίησα διαφορετικούς αλγόριθμους που δοκιμάσαμε τυφλά για να δούμε αν μπορούμε να ανακτήσουμε μια εικόνα», δήλωσε στο CNN. «Δεν θέλαμε να αναπτύξουμε μόνο έναν αλγόριθμο, θέλαμε να αναπτύξουμε πολλούς διαφορετικούς αλγόριθμους που να έχουν όλες τις διαφορετικές υποθέσεις που θα ενσωματώνονται σε αυτές».
Το αποτέλεσμα; Μια πρωτοποριακή εικόνα μιας ομοιόμορφης, δακτυλιοειδούς δομής που ο Albert Einstein προέβλεψε πριν από περισσότερο από έναν αιώνα στη θεωρία της γενικής σχετικότητας. Στην πραγματικότητα, οι ερευνητές είχαν δημιουργήσει αρκετές φωτογραφίες και όλοι κοιτούσαν το ίδιο. «Μία από τις πληροφορίες που έφερε η Katie στην ομάδα απεικόνισης είναι ότι υπάρχουν φυσικές εικόνες. Σκεφτείτε μόνο τις φωτογραφίες που παίρνετε με το τηλέφωνο της κάμεράς σας – έχουν κάποιες ιδιότητες … Αν ξέρετε τι είναι ένα εικονοστοιχείο, έχετε μια καλή εικασία σχετικά με το τι είναι το εικονοστοιχείο δίπλα του. Για παράδειγμα, υπάρχουν περιοχές που είναι ομαλότερες και περιοχές που έχουν αιχμηρά όρια. Οι αστρονομικές εικόνες μοιράζονται αυτές τις ιδιότητες και μπορείτε να κωδικοποιήσετε μαθηματικά αυτές τις ιδιότητες», είπε ο ένας από τους επικεφαλής του προγράμματος. «Κανείς από εμάς δεν θα μπορούσε να το κάνει μόνος του», είπε η Bouman. «Είναι κοινό αποτέλεσμα πολλών διαφορετικών ανθρώπων από πολλούς ξεχωριστούς τομείς».
H Μπουμάν θα διδάσκει ως βοηθός καθηγητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας το φθινόπωρο.
Πηγή άρθρου: cnn
Δείτε την Bouman σε μια διάλεξή της στο TedX:
