「重構」黑洞 閱讀筆記

2021-09-19 03:14:36 字數 1309 閱讀 3907

「重構」黑洞:26歲mit研究生的新演算法|人物誌

科學家第一次能捕捉到黑洞**,很大程度上歸功於這位29歲的mit美女博士bouman三年前建立的新演算法–使用patch priors進行連續高解析度影象重建。

「黑洞非常非常遙遠,而且非常緊湊。除了使用射電望遠鏡(射電望遠鏡(radio telescope)是指觀測和研究來自天體的射電波的基本裝置,可以測量天體射電的強度、頻譜及偏振等量 。),拍攝銀河系中心黑洞**的難道不亞於在月球上拍攝葡萄柚(grapefruit)的影象。想象一下我們要拍這麼小的東西意味這我們需要乙個直徑10000公里的望遠鏡,這是不切實際的,因為地球的直徑甚至不到13000公里。」–bouman

bouman的演算法並不依賴於單個望遠鏡。它將地球上的射電望遠鏡收集到的資料「拼接」在一起,讓整個行星(行星通常指自身不發光,環繞著恆星的天體。其公轉方向常與所繞恆星的自轉方向相同。一般來說行星需具有一定質量,行星的質量要足夠的大且近似於圓球狀,自身不能像恆星那樣發生核聚變反應。)形成乙個大型射電望遠鏡。

如何拍攝黑洞**的資料處理過程不同型別的影象具有非常明顯的特徵。我們可以很容易的分辨出黑洞模擬影象與我們每天在地球上所拍攝影象之間的區別。我們需要一種方法,無需過度強化影象的特徵,就能夠利用影象解釋我們的演算法。其中一種方法是,強化不同種類影象的特徵,並觀察我們假設的影象型別如何影響我們重建影象。如果所有影象的特徵都產生同一中非常相似的影象,那麼我們就可以更加自信的認為,正在製作的假設影象不會跟最終的影象產生太大的偏差。這有點像給來自世界各地的三位不同的素描藝術家提供相同的人臉畫像描述,如果他們都畫出了同一相似的人臉畫像,那麼我們就可以相信他們在畫畫時沒有文化偏見的帶入。我們嘗試強加不同影象特徵的一種方法是使用現有影象,因此我們拍攝了大量影象,然後將他們分解為小影象塊。然後我們可以將每個影象塊處理成一些拼圖,最終用這些拼圖拼湊出一也符合望遠鏡尺寸的影象。

0bouman 與 200 多名科學家合作,從一系列望遠鏡中獲取了「稀疏和嘈雜的資料」來製作影象,這導致他們花了 3 年時間進行影象驗證和選擇影象引數。這期間,bouman 和團隊合作開發了生成合成資料的多種方法,使用了不同演算法,並且進行了盲測,已檢測這樣是否可以復原影象。「我們不想只開發一種演算法,只有開發許多有著不同假設的演算法,如果它們都復原了相似的一般結構,這將建立你自信心。「

她開發的關鍵演算法最終幫助「事件視界望遠鏡合作組織」(event horizon telescope collaboration)的科學家設計了成像方法,該方法最終生成了 m87 星系中心的超大質量黑洞影象。

「重構」黑洞:26歲mit研究生的新演算法|人物誌

射電望遠鏡

行星 (環繞恆星的天體)

《重構》閱讀筆記

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