摘要:他们的拍摄结果其实就是关于黑洞和周围环境的一大堆数据,如果打印出来就是字母和数字,并不能成为今天人人都看见的“有图有真相”的图片。凯蒂·鲍曼Katie Bouman,全球大学榜绝对排名第一的麻省理工学院2013届本科毕业生,2017年在麻省理工完成工程和电脑科学博士学位后,就进入“事件视界望远镜”项目担任低级电脑算法师。

今天,全世界都被那张人类第一次抓捕到的宇宙黑洞的照片刷屏了。全球的网民一夜之间都升级为科学巨匠,从咖啡馆到馄饨铺都在讨论分布在各大洲的八个亚毫米射电天文望远镜。但是,没有人知道,射电望远镜捕获的只是一大堆庞大的数据,而这些数据并不能真的“冲印”出一张你肉眼能看得见看得懂的照片。

麻省理工的这个女娃算出了这幅美图

凯蒂·鲍曼Katie Bouman,全球大学榜绝对排名第一的麻省理工学院2013届本科毕业生,2017年在麻省理工完成工程和电脑科学博士学位后,就进入“事件视界望远镜”项目担任低级电脑算法师。

在“事件”项目中,高级成员都是天文学家,他们负责寻找最佳机会,观察“拍摄”目标黑洞。他们的拍摄结果其实就是关于黑洞和周围环境的一大堆数据,如果打印出来就是字母和数字,并不能成为今天人人都看见的“有图有真相”的图片。而把这些字母和数字转化为“眼见为实”的彩照的重任,就落在了“事件”项目组低级成员鲍曼率领的算法组身上了。

把数字转化为图像,和你的手机工作原理差不多

简单地理解,要把天文望远镜获取的庞大数据转化成图像,就和我们每个人用手机拍摄生活照的过程差不多。我们生活中对准目标拍摄后,手机首先获取的其实不是图像,而是一大堆光的数据;然后手机根据事先设定的程序,把每个点的光的数据转换成这个点的颜色、深浅等特质,反映在视屏上,那就是我们看到的丰富多彩的照片。如果把同一块手机屏幕划分的点数越多越密,那么手机需要获取的数据也就越多,反映出来的图片也越清晰,质量越高。这就是所谓的高清、高像素。

但是在地球上我们很容易确定每一个颜色、深浅、距离等等因素的特质,只要不断调整匹配,很容易就能找出数据的意义,确认数据和实图实景之间的关系,从而根据数据“画”出照片。而面对太空,不但没有人曾经用肉眼观察过黑洞的实景,无法确认实景、数据和最后成像之间的关系;而且,远隔上万光年,天文望远镜收到的每一组数据除了有一万多光年以外黑洞传来的数值,还有沿途其它天体发出的干扰光波。

“事件”项目组的八台射电望远镜获取的数据相当于上万台电脑的内容。但是这些数据没有参照物,毫无意义的,从哪里下手,不是那些项目组高级成员能解决的。

哪些是真正黑洞的数据?真正的黑洞数据反映的图像到底应该是怎样的?

鲍曼率领的数据分析组首先要从庞大的数据库中确认那些干扰光波,去除干扰数值;然后要一个点一个点地去把数据转换成人类双眼可以观察的“自然”景象。为了确保图案的真实性,鲍曼的小组同时开发了三种不同的算法,用不同的方式去复原黑洞的真实面貌。

“今天大家看到的图案不是来自于一种算法,而是不同算法得出的相同结果。”鲍曼告诉媒体,只有在多种算法都能还原出同一张图案的时候,她才确信自己看到了真正的黑洞。

麻省理工在当今世界大学排名早已超过哈佛、剑桥等名校,稳坐世界第一。中国的导弹之父钱学森当年就是在麻省理工读完本科和硕士,然后前往加州理工攻读博士学位。鲍曼在完成“事件”课题之后,也将前往美国西部牛校 -- 加州理工 -- 出任助理教授。

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