人类首张黑洞照片，竟是还在MIT读书的她，3年前就开始“洗”了！
人类第一张黑洞照片发布，轰动世界。一位29岁的女科学家，紧接着也刷爆屏。因为她主导的创新算法，才得以让这张“黑洞”照片公布于世。其实3年前，还在MIT读书的她，就已经开始默默在处理半吨的观测数据了。
影响世界的伟大成不仅靠科学家日积月累的研究，更离不开他们曾经接受的教育。那么，我们该如何培养下一代科学家呢？
文 | Luna
编 | 田菁
2019年4月10日，北京时间21点整，全球六地同时召开发布会，向世界展示了首张黑洞图像，全球为之欢呼。虽然黑洞的概念诞生已久，但这还是人类第一次观测到真实的黑洞并获得图像。
当晚，一位年轻的女科学家也在自己的Facebook上发布了一条状态，难掩自己的激动之情。
图片来自MIT CSAIL推特
“真不可思议，我正在看我的第一张黑洞图像被一点点还原出来。”
照片上的这位小姐姐名叫凯瑟琳·伯曼（Katherine Bouman），是一位成像科学领域的科学家。而她电脑上的图片，正是发布会上公布的那张黑洞图像。
图片来自MIT CSAIL推特
MIT计算机科学与人工智能实验室发布消息称，早在3年前，凯瑟琳就参与到了EHT项目中。
据外媒报道，凯瑟琳在2013年和2017年获得麻省理工学院电气工程和计算机科学的硕士和博士学位。今年29岁的她已经成为了美国加州理工学院计算机与数学科学系的助理教授。
在和天文学家舍普·多尔曼（事件视界望远镜项目导师）接触前，凯瑟琳一心放在图像合成的研究上，对天文学几乎一无所知，但她对描绘看不见的事物有着浓厚的兴趣。在某次会议上，听完舍普·多尔曼所说的观测黑洞项目，她觉得合成黑洞图像简直就是她课题的不二之选。
于是，她便加入了EHT项目，为了合成这宝贵的第一张图像而默默努力。
拍摄黑洞就好像在地球拍摄月球上的一颗柚子，只不过是用射电望远镜。
要还原黑洞的图像绝非易事，主要难点在于望远镜口径太小和收集到的数据会受到大气干扰。
最终，事件视界望远镜（EHT）项目组利用分散在全球的八台望远镜组成了半个地球大小的“虚拟”望远镜，解决了前一个问题。
而凯瑟琳创新地提出用三台望远镜的数据相乘，抵消大气中水汽的干扰。这套基于机器学习的全新算法被称作CHIRP（Continuous High-resolution Image Reconstruction using Patch priors），弥补了各个望远镜数据的不足，使获得高质量的黑洞图像成为可能，真正解决了后一个问题。
而主导算法开发时，凯瑟琳还只是麻省理工的学生。
2017年，望远镜获得的庞大的观测数据被放进半吨的硬盘中。这些硬盘又被空运到MIT，经过整整两年，最终被还原成一张黑洞的图像。
图片来自MIT CSAIL推特
“这只是个开始，我们还能打开下一扇窗户去观测黑洞和发展物理学。”
凯瑟琳在发布会后，如此说道。
这位年轻的女性科学家能够获得如此惊人的成就和她接受的教育是分不开的。除了密歇根和麻省理工这样的顶尖高校，她曾就读的西拉法叶中学（West Lafayette Junior-Senior High School）也十分出色。2012年，在《美国新闻与世界报道》和《新闻周刊》的印第安纳州最佳公立高中排名中，西拉法叶中学分别位列第二和第四。
这所学校位于美国公立常春藤普渡大学旁边，凯瑟琳的父亲就是普渡大学教授，相信也从小为凯瑟琳创造了很好的科研学习氛围。
回顾华盛顿场的发布会，现场提问环节也出现了两位高中生的身影，她们分别来自威廉姆斯高中（T.C. Williams High School）和威克菲尔德高中（Wakefield High School）。
当大部分人还沉浸于首次发现黑洞的惊异中时，这些学校就已经给到孩子们这么好的机会，参与到影响世界的科学研究了。
无独有偶，还有一所学校更是希望用全新的方法，培养未来能够改变世界的孩子。这就是Ad Astra学校。
Ad Astra School学校网站
Ad Astra的创始人之一是埃隆·马斯克，他是特斯拉和SpaceX的CEO。Ad Astra的名字也延续了他的太空情怀，意思是走向群星（to the stars）。这也契合了学校所属的坎福德希思教育联盟（TEACH）的愿景——通过培养学习兴趣，最大限度地开发孩子们生命的可能性。
图片来自TEACH
“我并没有看到传统学校起到自己应有的作用。”
这是马斯克对传统教育的诟病，也是Ad Astra学校采用颠覆传统教育模式的原因。
在Ad Astra，不同年龄的孩子混合在一起，进行个性化教学。这里的孩子们不用学习语言，没有家庭作业，但他们要在课堂上通过辩论、实践和探索来学习知识。自主查阅资料、动手实践、上台演讲并接受台下的及时反馈都是Ad Astra课堂上常见的场景。
这从入学测试题就可见一斑。有一道关于星球移民的题就要求孩子从安全性、资源和发展三个方面评估目标星球。
Ad Astra的教学有两大原则，一是教授适合孩子的技能和能力，二是培养孩子通过关注问本身来解决问题，而不是专注于工具。就像马斯克说的，如果你想教别人使用发动机，最好的办法是拆解一台发动机并学习相关的知识，而不是从螺丝刀和扳手开始，学习所谓的全套课程。
另一个Ad Astra十分关注的领域是道德和伦理。Ad Astra给孩子们准备的问题中有一些模拟项目看起来似乎非常愤世嫉俗。例如，如何分配为排放污水的化工厂工作的人员的责任。这种模拟事件看起来似乎没有价值，但Ad Astra相信，随着孩子年龄增长，他们能够学会在困难时刻也能做出最好的决定。
千里之行，始于足下。我们今天看到全球科学家的伟大成就，都建立在他们过去接受的教育的基础上。
而Ad Astra这样开创性的新型教育更是将目光放得更远，在我们还在仰望星空时，早已跳出既有的教育框架，为“移民星球”培养人才。
也许在不久的将来，我们能在这群孩子中，看到下一个改变世界的伟大创举。
参考资料：
MIT News: http://news.mit.edu/2016/method-image-black-holes-0606
The Washington Post:
https://www.washingtonpost.com/science/2019/04/10/algorithms-gave-us-black-hole-pic-this-scientist-helped-create-them/?noredirect=on&utm_term=.18cd53401b5a
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