Dos raios cósmicos à cardiologia – Physics World

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world.jpg" data-caption="Realizador interdisciplinar Azadeh Keivani mudou sua visão da astrofísica para a ciência de dados na área da saúde, ao mesmo tempo que fundou uma organização educacional sem fins lucrativos. (Cortesia: Ashkan Balouchi)” title=”Clique para abrir a imagem no pop-up” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics- mundo.jpg”>

Astrofísico que virou cientista de dados Azadeh Keivani teve uma jornada de carreira incomum. Desde o início do interesse pela astronomia, quando era estudante do ensino secundário no Irão, mudou-se para os EUA para concluir um doutoramento e um pós-doutoramento em raios cósmicos e astrofísica de partículas, e agora desenvolve técnicas de aprendizagem automática nas áreas da saúde, educação e negócios. Keivani também adora compartilhar sua jornada com os alunos atuais.

Hoje ela trabalha na Hospital NewYork-Presbyterian, desenvolvendo modelos de IA para cardiologia. Em 2023 Keivani recebeu o prêmio American Physical Society (APS) Prêmio de Palestrante de Carreira do Fórum de Física Industrial e Aplicada (FIAP). Ela fala sobre a importância de ter a mente aberta, o valor das colaborações interdisciplinares, seu envolvimento em iniciativas educacionais e a decisão de permanecer na academia.

O que despertou seu interesse inicial na ciência e na física em particular?

Quando eu estava no ensino médio, participei pela primeira vez de um evento de observação de estrelas e isso foi muito fascinante para mim. Não só olhar para o céu, mas também estar rodeado de pessoas legais foi inspirador. Depois disso, inscrevi-me numa revista de astronomia que realizava eventos regulares, incluindo noites de observação de estrelas e workshops de astronomia em Teerão, onde estudei. Achei que a física era a coisa mais próxima da astronomia que eu poderia seguir.

Mais tarde, no ensino médio, me interessei muito pela física em si, pela resolução de problemas de física, além de ler livros didáticos de graduação e até de pós-graduação. Eu não entendia muito e a matemática era difícil, só fiquei animado para ver o que os livros falavam.

Naquela época, no Irã, tínhamos um vestibular para todos no país, e eles classificavam as pessoas com base em seus interesses e notas no exame. Acabei com a matéria e a universidade que queria, que era física na Universidade de Tecnologia Sharif em Teerã.

O que o levou a fazer um doutorado em astrofísica? E como foi fazer parte de uma grande colaboração?

Quando eu estava na Universidade Sharif, comecei a trabalhar com um grupo de física de raios cósmicos e decidi continuar nessa área na pós-graduação. Em 2007, quando eu estava no terceiro ano da graduação, frequentei o Conferência Internacional de Raios Cósmicos (CICV) no México. Foi uma ótima experiência porque conheci muitas pessoas de diferentes universidades dos EUA, incluindo um grupo da Louisiana State University (LSU), onde ingressei um ano depois para meu doutorado. Trabalhei nos efeitos dos campos magnéticos galácticos nas deflexões de raios cósmicos de energia ultra-alta. Meu conselheiro foi James Matthews, um dos pioneiros do Observatório de Raios Cósmicos Pierre Auger. Ele sempre foi um grande mentor para mim e estou muito feliz por ainda estarmos em contato.

Trabalhar em colaboração tem seus prós e contras. Por exemplo, na maioria das colaborações, as listas de autores são escritas em ordem alfabética, portanto, mesmo que você seja o contribuidor principal, não será o primeiro autor do artigo. Isso geralmente significa menor visibilidade para os físicos juniores. Mas, ao mesmo tempo, você constrói uma rede muito grande à medida que participa regularmente de reuniões de colaboração. Isso tornou relativamente fácil para mim encontrar uma posição de pós-doutorado. Fui contratado por Miguel Mostafá e Douglas Cowen para um pós-doutorado na Universidade Estadual da Pensilvânia, onde ingressei em 2014. Eles, junto com Derek Fox, tornaram meu tempo na Penn State verdadeiramente frutífero. eu penso em  eles como meus mentores eternos, que tiveram grande impacto em minha carreira.

Lá, passei a fazer parte Observatório de Neutrinos IceCube e um projeto chamado Rede de Observatórios Astrofísicos Multimensageiros (AMON). Este foi um projeto para construir uma infraestrutura cibernética conectando todos os observatórios astrofísicos de alta energia em uma única rede. Obtivemos dados, fizemos análises em tempo real e, se houvesse um sinal que apontasse para um evento ou fonte astrofísica no céu, ele enviaria alertas para outros observatórios. Com este sistema, descobrimos o primeira evidência de uma fonte astrofísica de neutrinos de alta energia em 2017.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world-1.jpg" data-caption="Brilhar Azadeh Keivani e colaboradores do AMON, IceCube, Swift, Fermi e outros observatórios descobriram a primeira evidência de uma fonte astrofísica de neutrinos de alta energia em 2017. Esta representação artística retrata um poderoso blazar, a origem do neutrino IceCube IC170922. (Cortesia: IceCube Collaboration/Google Earth: PGC/NASA US Geological Survy Data SIO,NOAA, US Navy, NGA, GEBCO Landsat/Copernicus)” title=”Clique para abrir a imagem no pop-up” href=”https://platoblockchain. com/wp-content/uploads/2024/02/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world-1.jpg”>

Uma das melhores coisas de trabalhar no projeto AMON foi o sentimento de propriedade. Trabalhei em estreita colaboração com outro pós-doutorado, Gordana Tešić, que é um bom amigo agora. Também desenvolvi diversas habilidades sociais e técnicas, como codificação, construção de pacotes e bancos de dados Python, análise estatística e modelagem de aprendizado de máquina.

Quais foram os próximos passos para você, após o pós-doutorado?

Após meu pós-doutorado, comecei a me candidatar a cargos docentes. Na época, meu marido estava em Nova York e eu queria muito um emprego lá, então acabei escolhendo um cargo de professor de três anos chamado Bolsa Frontiers of Science na Universidade de Columbia.

Este programa, fundado pelo astrônomo e educador David Helfand, recruta pessoas com doutorado com diferentes formações em STEM – em física, biologia, química, neurociências e ciências da terra. A ideia é incutir os hábitos mentais científicos nos novos alunos através de diferentes disciplinas, para que cada um de nós tenha que ensinar todos esses tópicos. Estávamos ensinando diferentes habilidades científicas, como ler artigos e distinguir ciência de pseudociência, como entender tendências em gráficos e estatísticas. Foi muito desafiador e interessante porque, pela primeira vez em muito tempo, tive que aprender conceitos fora da física, para poder ensiná-los. Também fui pesquisador financiado pela NASA no Laboratório de Astrofísica de Columbia, usando dados de vários observatórios astrofísicos de alta energia em astronomia multimensageira; Concentrei-me na exploração de técnicas de aprendizado de máquina.

Ao mesmo tempo, durante minha Columbia  o ensino, o ensino tornaram-se muito interessantes para mim, e também a educação em geral. Comecei a pensar em como poderia ajudar estudantes, especialmente de comunidades carentes. Em muitos aspectos, os nossos sistemas educativos ainda são bastante tradicionais. Mas o mundo está a mudar, por isso os estudantes precisam realmente de desenvolver as suas competências técnicas, digitais e empreendedoras desde cedo. Muitas vezes, os estudantes pertencentes a minorias e aqueles oriundos de meios de rendimentos mais baixos não têm oportunidades ou mentores suficientes à sua disposição para os ajudar a planear a sua educação e carreiras. Isso estava em minha mente, especialmente durante os primeiros dias da pandemia de COVID-19, e por isso fui cofundador de uma organização sem fins lucrativos de tecnologia educacional para capacitar a força de trabalho da próxima geração, chamada Academia da Era Digital (DAA).

Recrutamos alunos do 11º ou 12º ano (de 16 a 18 anos) em parceria com escolas de ensino médio no sul do Bronx, em Nova York. Desenvolvemos alguns programas de desenvolvimento empresarial e de força de trabalho e combinamos alunos com mentores. Juntos, definiram alguns projetos que ajudaram suas famílias ou sua comunidade e tiveram algumas ideias brilhantes. No final de 2020 formamos a primeira coorte DAA.  Agora realizamos vários programas ao longo do ano e temos parceiros corporativos e escolares.

Você agora saiu da academia e ocupa uma função na indústria que ainda está fortemente envolvida com a física. Quais foram alguns dos fatores que você considerou ao fazer essa escolha de carreira?

Houve algumas coisas em que pensei. Uma delas era se eu queria continuar trabalhando no tópico restrito da astrofísica multimensageira ou explorar novos campos de pesquisa. Estava pensando se queria me tornar hiperespecializado ou desenvolver novas competências e ter uma perspectiva multidimensional do mundo profissional. Isso se tornou mais atraente para mim, embora eu saiba que a maioria das pessoas deseja subir na carreira corporativa ou acadêmica.

Também estava pensando no salário porque morar em Nova York é muito caro. Não é necessariamente a coisa mais importante, mas foi definitivamente um fator. Muitos dos meus amigos com doutorado que estudaram finanças ou ciência de dados ganhavam três ou quatro vezes o salário de um pós-doutorado.

Também queria ficar em Nova York porque, para um imigrante como eu, é a melhor cidade. Você sente que pertence aqui. Mas se eu quisesse me tornar professor, teria que me candidatar em qualquer lugar dos EUA. O equilíbrio entre vida pessoal e profissional foi outro aspecto, e também fiquei intrigado em aprender sobre outras culturas fora da comunidade da astrofísica de partículas.

No final de 2020, decidi deixar a Columbia e por um ano continuei trabalhando apenas em DAA. No final de 2021, decidi candidatar-me a cargos de ciência de dados, mas com um toque científico, por isso concentrei-me na biotecnologia e na saúde. acabei em Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK) como cientista de dados sênior. Eu fazia parte de uma equipe chamada “Incubação de Tecnologia”, que incluiu diferentes especialistas em design, produto, engenharia e ciência de dados, que trabalharam juntos para trazer novas tecnologias para o tratamento do câncer. Então, no início de 2023, comecei minha função atual no Hospital Presbiteriano de Nova York.

Como é um dia típico para você agora e quais são algumas das principais habilidades que você utiliza em seu trabalho?

Nossa equipe, incluindo cientistas e engenheiros da NewYork-Presbyterian, trabalha em estreita colaboração com Divisão de Cardiologia e Departamento de Informática Biomédica da Universidade de Columbia. Utilizo principalmente dados ecocardiográficos e construo modelos de aprendizagem profunda para detectar doenças cardiovasculares em estágios iniciais. Automatizamos todo o processo de leitura de imagens e clipes ecocardiográficos, e esses modelos ajudam os cardiologistas a ler rapidamente os ecos e a diagnosticar doenças como a estenose aórtica.

Ao construir modelos estatísticos ou de aprendizado de máquina para resolver problemas, você precisa definir bem o problema e apresentar uma pergunta e uma hipótese claras

Utilizo tanto meu conhecimento de física quanto as habilidades técnicas que adquiri na academia. Ao construir modelos estatísticos ou de aprendizado de máquina para resolver problemas, você precisa definir bem o problema e apresentar perguntas e hipóteses claras, nas quais minha formação em física ajuda. Também preciso usar meus conhecimentos de informática para pré-processar e analisar os dados.

Depois de ter um bom conjunto de dados, uso a matemática que aprendi na pós-graduação para encontrar o melhor algoritmo para construir o modelo. Ser cético é outra coisa que peguei emprestada de ser físico – por exemplo,  precisamos testar os modelos em estudos clínicos, por isso é muito importante garantir que eles tenham resultados decentes.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/from-cosmic-rays-to-cardiology-physics-world-2.jpg" data-caption="IA em cardiologia Azadeh Keivani agora trabalha na construção de modelos de aprendizagem profunda usando dados ecocardiográficos, como a varredura mostrada aqui, para detectar doenças cardiovasculares em estágios iniciais. (Cortesia: Shutterstock/PIJITRA PHOMKHAM)” title=”Clique para abrir a imagem no pop-up” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/from-cosmic-rays-to-cardiology- física-mundo-2.jpg”>

Além disso, utilizamos muitos conceitos de física em cardiologia e saúde em geral. Por exemplo, você precisa usar o efeito Doppler ao enviar e receber sinais do coração. Com base na velocidade e frequência do sinal, você pode calcular a velocidade do sangue.

Outro exemplo interessante, de quando trabalhei no MSK, foi quando percebi que um ex-colega da astrofísica de partículas havia postado online sobre pesquisadores do MSK que usaram o efeito Cherenkov em sua técnica de imagem para detecção de tumores. Entrei em contato com ele e todos ligamos juntos. Foi muito interessante porque ele é astrofísico de partículas, e as outras duas pessoas eram biólogo e oncologista, e eu estava no meio. Isso desencadeou uma colaboração entre nossa equipe da MSK e a outra equipe da MSK, porque eu tinha algumas ideias para um modelo de aprendizado de máquina para seus dados.

Em 2023 você foi premiado pela American Physical Society (APS) Palestra do Fórum de Física Industrial e Aplicada (FIAP). Você poderia me contar um pouco sobre esse trabalho?

Depois que comecei minha carreira na área da saúde, comecei a pensar em dar palestras para alunos de graduação e pós-doutorado para contar minha história. Eu queria falar sobre minhas experiências dentro e fora da academia, compartilhar os prós e os contras que considerei quando estava saindo e capacitar as pessoas a pensarem sobre sua própria trajetória profissional.

Fui a quatro universidades e dei palestras, e pude me ver naqueles alunos adoráveis, vendo como nossas preocupações e desafios são comuns. Eu também queria ajudar os estudantes internacionais que precisam pensar em vistos para obter um status mais estável nos EUA.

Quando ganhei o prêmio FIAP fiquei muito animado porque agora tenho mais oportunidades de frequentar escolas diferentes e inspirar os alunos a pensar fora da caixa. Parte deste prêmio consiste em dar palestras em pelo menos três institutos, incluindo uma escola carente. Fui convidado para o Reunião de março da APS, onde receberei meu prêmio, e também darei uma palestra convidada sobre minha jornada e meus conselhos sobre oportunidades de carreira para físicos.

Qual é o seu conselho para os alunos que estão começando hoje? O que você sabe agora que gostaria de saber quando começou sua carreira?

Quando eu era estudante, lembro que a maioria de nós, estudantes de pós-graduação em astronomia, só participava de seminários de astronomia. Se você quiser trabalhar em um tópico e se tornar realmente bom nisso, talvez queira usar cada minuto concentrando-se nesse tópico. A ressalva é que você fica tão focado que pode esquecer novos insights e perspectivas. Ter novas ideias não acontece na solidão. Acontece quando você está exposto aos pensamentos, trabalho e experiência de outras pessoas.

Não é possível assistir a todas as palestras, mas se eu fosse estudante novamente, com certeza iria a mais seminários e exploraria outros departamentos de ciências no campus. Às vezes, os palestrantes dão palestras mais gerais que não são necessariamente muito técnicas, então você pode compreender metade de uma palestra sobre outro campo e entender sua abordagem. Você pode até ir a uma apresentação artística e ter uma nova ideia sobre seu próprio trabalho, ou perceber que está interessado em uma área como finanças ou indústria de jogos. Portanto, mantenha os olhos abertos e tenha a mente aberta.

Lembro que no final da pós-graduação senti muita pressão e fiquei preocupado em conseguir um pós-doutorado. Você deve lembrar que desenvolveu muitas habilidades e tem muito conhecimento e experiência. Você sempre será capaz de encontrar um emprego e não apenas sobreviver, mas também prosperar. Você só precisa acreditar em si mesmo e poderá fazer coisas incríveis. Você pode ser a pessoa que descobre algo novo ou cria algo para outras pessoas. Portanto, esses são momentos críticos e cruciais da vida. Embora sejam assustadores, eles podem levar você a se tornar a melhor versão de si mesmo.

Por último, há momentos na carreira de qualquer pessoa, e na vida em geral, em que você se sente desapontado e sente que não conseguirá ter sucesso. Você pode pensar que não consegue encontrar um emprego ou que não é bom em alguma coisa. Isso é muito normal e na verdade não é uma coisa ruim. Isso significa que você está revisitando seus valores e pode aproveitar essa oportunidade para encontrar o próximo passo. Não pense que é o fim do mundo. É o início de um novo capítulo.

• Este artigo foi publicado pela primeira vez em Carreiras em APS, um guia publicado pela Mundo da física em nome da American Physical Society. Você pode ler o guia completo online

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/from-cosmic-rays-to-cardiology/