4月10日、人々は宇宙のドーナツのようなブラックホールを初めて見ました。 チームの主要人物は、MITの研究者であるケイティ・バウマンです。 一昨年、彼女はTEDでブラックホールを撃ったという話をしました。 彼女は「宇宙で最も壮観なものは肉眼では見えない」と言いました。そして彼女の情熱は、目に見えないものを見えるようにすることです。

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2019年4月10日、人々は宇宙のドーナツのようなブラックホールの出現を初めて見ました。

この写真がどのように撮影されたのか気になる方も多いのではないでしょうか。 チームの重要な人物は、29歳のコンピューター科学者であるケイティです。 ケイティ・バウマン。 彼女はブラックホールの撮影に必要なアルゴリズムを担当しています。 BBCは 彼女を「ブラックホールイメージの背後にある女性の原動力」と評した。しかし、一昨年には早くも、ボウマンはTEDでのチームの経験を公に共有した。 彼女はプログラム当時博士課程の学生でした。 [1][2]


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宇宙で最も壮観なものは肉眼では見えません

「私の名前はケイティです。 バウマン、私はマサチューセッツ工科大学(MIT)でコンピューターサイエンスの博士課程の学生で、コンピューターが画像を通して物事を見て識別できるようにする科学であるコンピュータービジョンを専門としています。 私は天文学者ではありませんが、ブラックホールを見つけるためにこのプロジェクトにどのように関わったのかをお話ししたいと思います。」

物語の出発点は6年前のことだった。 当時、ブラックホールに対する人々の想像力は実験室にしか存在しませんでした。

「まず星空を見てみましょう。銀河の渦巻に沿って、26,000光年先に、中心点に星の群れがあります。 科学者たちはこの星群を16年間研究してきました。 科学者たちは、それらすべてが小さくて重いが目に見えないものを中心に展開していることを発見しました。」

宇宙で最も壮観なものは、肉眼では見えないことがよくあります。

いわゆる「超大質量ブラックホール」です。 非常に密度が高く、光も含めて周囲のすべてを吸い込みます。


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したがって、当時の科学者たちは、ブラックホールが位置する場所には、ブラックホールの輪郭を「照らす」ことができるオーラがあるはずだと推測しました。 しかし、バウマン氏は、このブラックホールは地球から遠すぎて、地球から見ると、月のオレンジを肉眼で識別しなければならないのと同じように、ハローが非常に小さいと指摘しました。 ブラックホールの写真を撮るのは非常に困難です。

したがって、ブラックホールがどのように見えるかを確認するには、より大きな望遠鏡を構築する必要があります。 計算してみると、必要な大きさは地球全体の大きさです(笑)。

これは、現段階では電波望遠鏡が到達できないレベルです。 何をすべきか?

バウマン:私たちは地球をディスコボールに変えました

ボウマンは、ローリング・ストーンズのリードシンガー、ミック・ジャガーの有名な曲のように、「欲しいものを常に手に入れるとは限らないが、努力すれば、必要なものを手に入れることができることがわかるだろう」と語った。


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そこで、世界中の電波望遠鏡を接続しました。

この文脈で国際機関「イベントホライズン望遠鏡」(EHT)が誕生しました。 計画内容は、世界中の電波望遠鏡を直列に接続し、原子時計校正を通じて世界を同期させ、ほぼ地球規模の望遠鏡プロジェクトを作ることだ。 各拠点の研究チームがギガバイトのデータを収集し、光に関するデータを収集するのは壮観です。

言い換えれば、私たちは地球を巨大なディスコボールに変えているのです。

望遠鏡が世界のさまざまな場所に分布している場合、地球が自転するにつれて、ミラーを屈折させることでブラックホールの位置に関するさまざまなデータを収集できます。 望遠鏡がない場所では、コンピューターはコンピューターアルゴリズムを通じてこれらのギャップを埋めるように教えられます。 このようにして、ブラックホールの完全な写真を得ることができます。

私の仕事は、目に見えないものを見えるようにすることです


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バウマンの仕事は、実際には主にコンピューターに「これはブラックホールの写真です」と認識するように教えることです。 簡単そうに聞こえますか? しかし、最も重要なことは、プログラム全体が画像処理の問題に遭遇したことです。 説明に当てはまる何千もの写真があります。 しかし、人々の問題は、「これはブラックホールの写真だ」と見分ける方法をコンピューターに教えることができる人がいないことだ、とバウマン氏は言う。

私たち自身でさえブラックホールを見たことがないからです。 「インターステラー」のアナログ写真を使うのか? なぜなら、アインシュタインの相対性理論がブラックホールの周りでまだ真実であるかどうかさえ確信が持てないからです。 こうすることで、真実ではなく、目的の画像のみが得られます。

バウマン氏は、アルゴリズムがブラックホール画像を再構築できるように、さまざまな種類の画像から特徴をインポートすることが彼女の仕事だと語った。

「つまり、さまざまな写真をパズルのピースにし、アルゴリズムに渡してつなぎ合わせます。」ますます多くの写真が結び付けられ、結果が徐々に一貫していれば、アルゴリズムによって記述されたデータが真実と大差がないことを意味します。

CNNは、バウマンの役割は、ブラックホールが以前は見えず、世界に見えていたものを画像化させるのと同じくらい重要であると報じました。 [3]

「ブラックホールと同じくらい未知のものですが、それでも最初の一歩を踏み出さなければなりません。」


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タイム誌は、彼女の研究情熱は「目に見えないものを見させる『方法を考え出す』こと」にあると報じた。これにより、彼女はブラックホールの研究に最も適した候補の1つになります。 何でもむさぼり食うことができる場所です。 専門分野は航空宇宙とは関係ありませんが、バウマンは依然として専門分野に貢献し、ブラックホールの計画に実用的な計算方法をもたらします。 [4]

彼女と彼女のチームがいなければ、ブラックホールに関する私たちの知識はまだ想像に過ぎない可能性が高く、バウマン氏はチームが画像を撮影したとき興奮したと回想した。

「私たちは何年も努力してきましたが、ブラックホールの輪全体の写真が撮れるとは本当に思っていませんでした。小さな破片(ボール)を期待していただけです。」

研究室に座っている彼女の写真がインターネット上で拡散した。 彼女は研究助手でも研究者の仲間でもありません。 プロジェクトのメンバーであり、自分が参加した研究成果をコンピュータで見守っており、ブラックホールの写真を手に入れることに成功した。

小さな研究所の画面で全宇宙の秘密を解き明かします。


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バウマン氏とイベントホライズン望遠鏡との協力は継続しており、将来的には、宇宙の衛星アンテナを望遠鏡ネットワークに組み込む予定で、ブラックホールの動画の記録も開始し、人々はブラックホールを飲み込むビデオを見る機会を得るでしょう。 同時に、バウマンはカリフォルニア工科大学(Caltech)の助教授としても働いていました。

歴史はまだ短く、未来は長い

タイム誌によると、世界中のエンジニアのうち女性はわずか30%です。 歴史上、女性エンジニアやコンピュータ科学者が記録されたことがあり、さらにまれです。 しかし、彼らは本当にコンピューターサイエンスに貢献したことはなかったのでしょうか? 実際、私たちはこれらの女性の名前を広大な歴史の海から排除した可能性が非常に高いです。 (拡張読書: Google がジェンダーの議論を爆発させる: 性差別ではなく、生来の女性エンジニアは減少しますか? )

1946年、第二次世界大戦により、「世界初のコンピューター」として知られる電子数値積分計算機(ENIAC)が誕生し、そのプログラムはジェーンという名前の女性エンジニアによって書かれました。 ジーン・ジェニングス。

1969年、女性エンジニアのマーガレット。 マーガレット・ハミルトンは、起こり得る危険を最小限に抑え、人類史上初の月面着陸計画の成功を確実にするために、アポロ11号のプログラムを作成しました。


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2019年には、MITの博士課程の学生であるケイティとも会いました。 バウマン氏と彼女のチームは、世界が初めて本物のブラックホールを見ることができるようにするための新しいコンピューターアルゴリズムを作成しました。

この女性工学の歴史は非常に短いようで、誰も埋めていない欠落した名前がたくさんあります。 散らばった名前を探り、歴史に忘れ去られていた女性たちの物語を語り直す。 そして、将来の新しい名前はどうなるでしょうか? 私たちは、より多くの女性がさまざまな分野で歴史を刻んでくれることを願っています。 半世紀前、ハミルトンは私たちが月面着陸を手伝ってくれました。 半世紀後、バウマンは私たちにブラックホールを見せてくれました。 女性は科学に向いていないと誰が言ったでしょうか? (拡張読書:科学技術分野では、男女の格差はますます小さくなっています)

バウマンは人々に最初の一歩を踏み出すよう勧めています:「私はまったく天文学者ではありませんが、この学際的なプロジェクトに参加し、貢献しました。 たとえ最初の一歩がブラックホールのように神秘的であっても、あなたは前進し続けなければなりません。」


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