史上首張黑洞照片 演算法出自29歲女科學家之手

「事件視界望遠鏡（EHT）」跨國研究計畫昨天公布史上首張黑洞照片，全球矚目。這項研究成果的功臣是年僅29歲的電腦科學家布曼，她所開發的演算法讓黑洞照片成為可能。

根據麻省理工學院電腦科學與人工智慧實驗室（MIT CSAIL）網站，布曼（Katie Bouman）在自述中說，她的主要研究目標是「運用新興電腦方法，拓展跨學科成像的可能性」。

布曼2017年在麻省理工學院取得電子工程和電腦科學博士學位，2017年至2019年在哈佛史密森尼天體物理中心（Harvard-Smithsonian Center forAstrophysics）擔任博士後研究人員。目前是加州理工學院（Caltech）電腦與數學科學系助理教授。

3年前，當時布曼還是麻省理工學院的博士生，她就開始開發演算法，志在讓黑洞照片成真。她是相關計畫的領導人，支援她的科學家來自麻省理工學院電腦科學與人工智慧實驗室和海斯塔克天文台（MIT HaystackObservatory），以及哈佛史密森尼天體物理中心。

布曼也是EHT計畫成員。EHT散布世界各地的8座電波望遠鏡共同形成與地球一樣大的虛擬陣列式望遠鏡，它們收集的龐大資料需藉助布曼的演算法分析、整合，最終得以成像。

對團隊突破性研究成果感到興奮的布曼，曾將自己正用筆電下載黑洞影像的照片上傳臉書（Facebook）並發文：「我正不可置信地看著我第一次做出來的黑洞影像被重建。」

黑洞照片昨天在台北等全球6座城市同步曝光後，布曼成為國際焦點人物。在推特（Twitter）等社群網站上，她受到許多人點名祝賀。

不過，布曼堅持，協助她開發演算法的其他團隊成員也應受到同樣的肯定。

她告訴美國有線電視新聞網（CNN）：「沒有人能獨立完成創舉。合力實現計畫的是眾多擁有不同背景、彼此相異的人們。」

布曼也在臉書上發布貼文強調：「這張（黑洞）照片並非單一演算法或單一個人的成就，而是一群來自世界各地的科學家貢獻他們驚人的才華，經過多年努力而得來的。」

參與EHT跨國計畫的科學家總計超過200位。

首張黑洞照背後艱辛 科學家：像聽壞掉鋼琴演奏

美國電腦科學家布曼（Katie Bouman）因參與製作引起轟動的全球首張黑洞成像而受到注目，她將這個艱苦過程比喻為聆聽壞掉鋼琴的演奏。

法新社報導，這位哈佛史密森尼天體物理中心（CfA）的博士後研究人員今天在國會作證時也說，這項計畫開發的技術可在醫學成像、地震預測和自動駕駛汽車等領域獲得實際應用。

位於M87星系（Messier 87）中心並會吞噬星球的超大質量黑洞照片上個月公諸於世，揭露這個被白色熱等離子體橙色火焰光環圍繞的黑暗核心。

布曼表示，由於M87星系在5500萬光年遠的地方，「這個環狀物在空中顯得極其渺小，約40微角秒，像從地球看月亮上的橘子」。這代表在物理定律上，得需要整個地球大的望遠鏡才能看到黑洞，實屬一個不可能的命題。

因此，「事件視界望遠鏡」（EHT）合作計畫花費超過10年時間，串聯8座散落世界各地的電波望遠鏡，形成與地球一樣大的虛擬陣列式望遠鏡，收集訊號。

但因地點有限，僅能捕捉到一些頻率，導致資訊出現很大空隙。

布曼說：「打個比方，你能想像事件視界望遠鏡測量結果有點像一首歌中的音符；每個測量值對應一個音符的音調。用事件視界望遠鏡觀測黑洞，有點像聽一首用半數琴鍵壞掉鋼琴彈奏的歌。」

她還說：「但就像若有足夠的有效音符，你的大腦可能仍有辦法辨認用壞掉鋼琴彈奏的歌，我們能設計智慧演算法，填滿EHT遺失的資訊，並揭露當中的黑洞影像。」

EHT合作計畫共有來自世界各地200多位研究人員參與，依不同專長類別分成多組團隊，而台灣的中央研究院團隊除了支援運轉望遠鏡，還提出觀測計畫，並負責資料成像處理和黑洞模型電腦模擬。