凯·布曼：黑洞照片的女科学家

世界上第一张超大质量黑洞的图片，标志着又一天文历史纪录的诞生，也意味着像布曼这样的人终于可以分享他们的秘密工作。在处理中心工作的这几年，就连她的家人都不知道布曼的工作内容。

4月10日，第一张黑洞照片横空出世—一一个由尘埃和气体组成的光环，勾勒出了一个巨大黑洞的轮廓，这是天文学上的重要里程碑。对黑洞的首次可视化似乎将彻底改变我们对宇宙最大谜团之一的理解。200多名来自世界各国的科研人员参与了这个项目，用10年的时间收集了海量数据。再经过两年的数据分析，这张照片才问世。而在实现这一目标中，发挥关键作用的科学家之一，年仅29岁的凯蒂·布曼也迅速走红。她提出了关键算法，从庞大的数据中提取出一张黑洞画像。

29岁的她以光速走红

去年整个夏天，凯蒂·布曼位于哈佛大学内的办公室叉闷又热。她已经在這个房间工作了一年多，在这个房间里的所有工作内容都要严格保密。6月的一天，她跟其他三名研究人员来到这个逼仄的办公室里，想知道能不能从计算机里得到那张梦寐以求的图片。过去数月，来自世界各地的研究人员合力收集了大量的天文数据，这些足以装满半吨硬盘的数据在前不久送到美国的处理中心。布曼和她的同事们想知道他们的算法能不能从这些庞大的数据中提取出一张黑洞画像。这是决定命运的时刻。当她在计算机上按下按钮后，一个模糊的光环缓缓呈现在屏幕上。这是一个由尘埃和气体组成的光环，勾勒出了一个巨大黑洞的轮廓。第一张黑洞的照片横空出世。这个黑洞位于梅西耶87星系的中心，距离地球5500万光年。“难以置信，我以为我们只会看到一个斑点。”布曼说。

今年4月，随着这张黑洞图片的发布，29岁的计算机科学家布曼也以光速走红。她与数十个硬盘的合照，让不少人想起了1 969年的玛格丽特·汉密尔顿。当时阿波罗计划的首席软件工程师汉密尔顿站在成堆的文件旁微笑，这张照片后来广为流传。这两名女性分别在50年前和今天创造了历史。

解决问题的核心人物

在过去很长一段时间里，黑洞只存在于人类的想象和推测中。2006年，天文学家就开始尝试给黑洞拍照，但距离太远，加上黑洞尺寸过小，没能成功。布曼曾说过，拍清楚黑洞需要与地球尺寸相当的望远镜。后来，天文学家把地球上8个电波望远镜串联了起来，覆盖了从南极洲到西班牙和智利的多个地区，构成了口径等同于地球直径的“事件视界望远镜”。随着望远镜跟着地球自转，就可以收集到黑洞所在位置的不同数据。201 7年4月5日，这8台射电望远镜同时对黑洞展开观测。这些望远镜收集捕获的数据是极其庞大的。在观测结束后，每个观测站点的研究人员将成堆的硬盘寄往美国渡士顿和德国波恩的中央处理中心。由于数据过于庞大，这些硬盘只能以人工运输的方式传输。

而当这些数据到达处理中心时，又有另一个难题需要解决——如何在如此庞大的数据中分析出有效数据;到底哪一张才是黑洞的照片？布曼正是解决这个问题的核心人物。6年前，布曼作为一名初级研究员加入了这个项目，当时她的任务就是建立一种算法，将望远镜收集的大量嘈杂、混乱的数据提炼成一幅可理解的图像。在进入处理中心之前，布曼没有任何天文学的背景。布曼曾说过：“如果你不知道天体物理学的细节是很困难的，这是一个很大的挑战。”然而，布曼和她的团队花了三年时间，最终构建出了成像代码。去年6月，当所有的望远镜数据最终到达时，布曼和一小群研究人员才坐下来，对算法进行了测试。结果证明，按照不同的算法，生成的照片看起来都是一样的。4月1 0日展示的黑洞图像不是来自一种方法，而是来自不同算法的所有图像被模糊在一起。

保守秘密真的很难

世界上第一张超大质量黑洞的图片，标志着又一天文历史纪录的诞生，也意味着像布曼这样的人终于可以分享他们的秘密工作。在处理中心工作的这几年，就连她的家人都不知道布曼的工作内容。照片正式发布后，布曼才在社交媒体上传了去年6月看到黑洞图片时那个兴奋的自己。照片中，布曼用双手捂住嘴巴，背景中的电脑屏幕上是第一张黑洞的图像，墙上的黑板上是密密麻麻的计算公式。她写道：“难以置信地看着黑洞的第一张图像正在被重建。”布曼说：“保守秘密真的很难，我甚至没有告诉我的家人这张照片。”她的父亲查尔斯·布曼是普渡大学工程学教授。他说自己的女儿曾经告诉他会在4月10日晚上公布一个大新闻，但却始终不告诉他具体内容。照片曝光后，她的父亲在接受《纽约时报》采访时表示：“我认为她迈出了更大的一步，我称之为突破性的成果。她真的把我们所说的机器学习和人工智能带到了科学发现中。”

布曼从小学时便对科学研究感兴趣。出生于1989年的布曼来自印第安纳州的西拉法叶，有一个妹妹。六年级时，布曼参加了科学博览会项目，这是她第一次真正体会到科学研究的刺激。她说这本来是一个很小的项目。她烤了3大块面包来研究酵母对面团的影响，最终赢得了金牌。她升入初中后，在朋友提议下一起修读编程课程。布曼曾认为“编程是件无聊且愚蠢的事情”。但那一年的学习彻底改变了她的想法。“我觉得那是一个真正的开始，我开始认真投入研究。”对于计算机科学的痴迷让她在中学时就得到了一份工作，在普渡大学的图像处理实验室做暑期研究助理。2007年，她进入密歇根大学学习电气工程，她开始意识到自己是如此迷恋于与图像相关的工作，“你可以看见自己的成果，将所有东西视觉化，这过程让我感到很享受”。大学毕业后，她继续她的硕士、博士课程，专业是图像处理和电气工程。

如今，布曼的照片在社交媒体上广为流传，也在提醒着人们，要承认女科学家的重要性。