能在年轻时就参与一项历史性的科学项目,并在这一项目中留名,算是一种“可遇而不可求”。凯蒂布曼就拥有这份幸运——29岁的她开发的算法,帮助我们看到了黑洞。

　　随着近日首张黑洞照片的公开,这位承担数据处理任务的幕后功臣走进公众视野。3年前加入黑洞团队算法小组时,凯蒂布曼是美国麻省理工学院的一名博士生,对黑洞“一窍不通”;2017年博士毕业后,她来到哈佛—史密森尼天体物理中心将黑洞照片成像作为自己的博士后研究课题。

　　搞定半吨硬盘

　　布曼博士告诉麻省理工学院,拍摄黑洞的图像“相当于在月球上拍摄葡萄柚的图像,但要用射电望远镜”。这次拍摄的黑洞,距离地球5500万光年。为了拍它,合作组织动用了分布在全球各地的8台射电天文望远镜,采集到的数据超过了500万G,无法通过互联网发送,而是被装载到了硬盘上,所有硬盘加起来就有半吨之重。而凯蒂的工作,是设计发现最合理影像的算法,将分散、嘈杂的数据,转化为清晰的、可理解的图像。

　　一方面要过滤无用的“噪音”,另一方面要令人信服地填补缺失的数据。如何对望远镜组未能测量到的空间进行图像重建?凯蒂提出了一种“先验式补丁”的思路,将大量现有的天文照片和日常生活照片切分成小图像块,训练计算机“认识”两类图像之间的区别,最终能够基于“事件视界望远镜”已有的观测结果来生成其周边“最为合理的”缺失数据。

　　为了保证预测结果的可靠性,团队使用了多种预设,并对不同的算法进行盲测。凯蒂主导的算法在过滤“噪音”方面表现出众,她还曾在网上公布了自己的测试数据,以供其他的研究人员使用。

　　读高中时即涉足图像处理

　　从巨量数据中“披沙拣金”的过程长达一年,对外界完全保密,甚至团队内部的各个图像处理小组之间也相互独立。只有各组合成的黑洞照片都一致时,研究者才能确认,他们的算法并没有明显的“个人偏见”。凯蒂以为她会看见模糊的一团,但电脑屏幕上清晰映出了一个美丽的光圈。“太顺利了,真令人难以置信。”

　　MIT海斯塔克天文台科学家文森特菲什透露,尽管这个项目组中有不少资深研究人员,但在成像方面,像凯蒂这样的年轻人却发挥了主导作用。

　　凯蒂布曼只有29岁,但她已经有了丰富的图像处理经验。她的父亲查尔斯布曼为美国普渡大学教授,专业是电子与计算机工程和生物医学工程。

　　读高中时,凯蒂已经在普渡大学参与图像处理方面的研究。据当地媒体报道,她的高中老师称她“非常细心,总是很有条理”,实验课笔记都做得极为详细。2015年,凯蒂成为MIT“计算摄影学”的课程助教,她的学术兴趣就是设计精密的算法及传感器系统,来观测一些“原本看不到的东西”。现在,凯蒂早已博士毕业,继续在MIT的EHT项目做了一段时间的博士后之后,即将成为加州理工大学的助理教授。综合