Ayat Mohammed 重新加入 Advanced Research Computing 的计算科学团队

世界上最具挑战性的问题之所以困难，是因为它们很复杂。

要找到最佳解决方案，需要绘制许多不同变量的错综复杂、相互交织的影响，然后对系统进行整体理解。计算可视化提供了一种以揭示过程或问题不可见方面的方式呈现复杂性的方法，从而能够智能地指导进一步的研究和分析。

这种详细的建模和可视化在人类努力的每个领域都有应用，从了解整个文明的扩张和崩溃到追踪错综复杂的疾病过程，再到探索我们周围隐藏的生态系统。

将计算可视化纳入研究过程也可能是一项复杂的实践——不仅需要深入了解高性能计算系统的工作原理，还需要深入了解人类如何感知可视化数据，以实现有意义的模型，从中得出见解。

这就是计算科学家发挥作用的地方。他们是研究计算和研究过程本身的专家，并作为研究团队的积极参与者，帮助他们在工作中利用高性能计算。

认识Ayat Mohammed

在弗吉尼亚理工大学，研究人员可以通过高级研究计算（ARC）小组接触到几位计算科学家，包括其最新成员Ayat Mohammed，他第二次回到ARC。

Mohammed 是弗吉尼亚理工大学的校友，于 2014-17 年首次担任 ARC 可视化团队的研究生研究助理。现在，作为一名全职计算科学家和可视化专家，她在科学计算和可视化方面拥有丰富的经验，跨越了学科和大陆的界限。

“通过我在可视化方面的研究，我试图更好地理解人类感知的本质，并应用我所学到的知识为STEM领域的不同研究问题设计科学和信息可视化解决方案，”Mohammed说。

“虽然每个科学可视化案例都需要一种独特的方法，但应用从我的研究中收集到的人类感知原理，使我能够整合一个通用的分类法，该分类法可以应用于不同的领域，从空气动力学和生物化学到无线通信和遥感，再到核科学和工程，等等。”

通过 VT-MENA 就读弗吉尼亚理工大学

Mohammed 来自埃及阿斯旺，在开罗的艾因夏姆斯大学完成了科学计算学士和硕士学位，在那里她一直担任助教，直到她决定攻读博士学位。她被弗吉尼亚理工大学中东和北非项目 （VT-MENA） 录取，这是工程学院于 2006-14 年提供的一项国际外展项目。

该计划降低了顶尖国际人才进行研究和获得弗吉尼亚理工大学研究生学位的门槛。 参与者在来到弗吉尼亚理工大学校园之前就读于埃及亚历山大大学的大部分课程，从而减少了出国留学所需的时间和费用。通常情况下，学生会在埃及学习至少两年，但穆罕默德的同龄人的情况发生了变化。

“2011年是阿拉伯之春的高峰期，”穆罕默德说，他指的是2010年代初埃及和几个国家发生的政治动荡。对穆罕默德来说，开罗和亚历山大之间的旅行变得不稳定，互联网接入和学习所需的其他公用事业经常中断。她最终提前一年来到布莱克斯堡，并于 2012 年 1 月搬到这里。

在ARC的职业生涯可视化

在适应新大陆的生活和抚养三个年幼的孩子的同时，她继续她的计算机科学课程。“老实说，这对我来说是一段艰难的时期。我在学校和家里都感到不知所措。我从埃及获得了即将用完的奖学金，我需要找到一种方法来继续支付我的教育费用，“穆罕默德说。

当她在 ARC 的可视化小组获得研究助理职位时，她的前景变得更加光明，该小组由可视化总监 Nicholas Polys 领导。

“阿亚特立即脱颖而出，成为一名有见地和有能力的学生。她真的很想看到她的工作造福人类和科学。随着她在ARC承担更多的责任和能力，并提出更多世界级的创新，很明显，她可以对任何科学领域产生积极的可视化影响，“Polys说。

“这太完美了，”穆罕默德说。“我可以利用我处理数据的经验，同时更多地了解高性能计算的可视化方面，并利用这些资源。但同样棒的是，我在家里与ARC工作人员一起工作的感觉也很棒。我在那里找到了自己的位置，这很有趣。

在接下来的两年里，Mohammed 与 Polys 和其他弗吉尼亚理工大学的研究人员合作，帮助他们利用 CAVE/HyperCube、Web3D 和 Visionarium 等可视化资源进行项目，从分子动力学可视化到天文学，再到弗吉尼亚葡萄园项目的 GeoVine 工具，再到她自己的论文研究。

“Polys博士作为顾问非常支持。我和他讨论任何事情都没有问题，他鼓励我参加会议和夏令营来促进我的研究，“穆罕默德说。她是该领域重要会议Supercomputing的学生志愿者，2016年，她的研究成果在IEEE VR会议博士联盟中发表。

从ARC到TACC

在 2017 年获得博士学位后，Mohammed 获得了德克萨斯高级计算中心 （TACC） 的博士后研究职位，该中心是世界上最受推崇的高性能计算中心之一。在那里，她进一步提升了自己的技能和经验，包括：

• 为英特尔 OSPRay 光线追踪器开发虚拟现实模块，该模块用于 ParaView，这是全球使用最广泛的可视化平台之一
• 与艺术家兼研究员弗朗西斯卡·萨姆塞尔（Francesca Samsel）和著名教授科林·韦尔（Colin Ware）一起设计用于科学可视化的彩色图
• 为由 Kelly Gaither 领导的戴尔医学院女性健康小组进行可视化数据分析

“我不想离开布莱克斯堡，”穆罕默德说。“但我很高兴我做到了，因为它让我有机会与美国一些可视化和计算机科学领域的顶级研究人员合作。这对我来说是一大步。

穆罕默德回到埃及几年，再次在艾因夏姆斯大学任教。在那里，她继续在艾因夏姆斯虚拟医院进行教学和研究，帮助开发人工智能和虚拟现实工具，用于为实体医院墙外的患者提供服务。

“我带领几名本科生创建了新的应用程序，以使用人工智能改善患者护理，”穆罕默德说。“一个小组开发了阿拉伯语虚拟医生助手应用程序，该应用程序为患者的分诊提供个性化体验，并为医生提供虚拟抄写员。另一家公司推出了视频情绪检测应用程序，该应用程序分析视频和音频数据，以识别患者言语中的情绪，并返回有关患者情绪的反馈。

此外，Mohammed 还研究了可视化模型，通过预测患者地址与到达医院所需时间之间的关系来评估患者对中风事件的认识。她还曾担任IEEE地球科学与遥感学会的埃及“大使”。

重返弗吉尼亚理工大学

2022 年，她在向美国-埃及科学技术联合基金提交与她的大学项目相关的提案时与 Polys 重新建立了联系。“他告诉我一个开放的计算科学家职位，我想，’哇，这是我梦寐以求的工作。所以我申请了。

她得到了这份工作。

再一次，穆罕默德感到宾至如归。“我喜欢开发。我喜欢教学。我喜欢研究。在ARC，我可以将这三者结合起来，“她说。

Mohammed 的首要任务之一是帮助振兴 ARC 的培训计划，其中包括通过技术增强学习和在线策略举办的一系列研讨会，旨在帮助教师和学生了解并开始在他们的研究中使用 ARC 的计算资源。

“我们长期以来一直有这样的计划，但近年来，我们没有能力像预期的那样频繁地举办这些研讨会。但在 Ayat 的帮助下，我们在 2023 年秋季开展了一个大大扩展的计划，其中包括 12 个研讨会，涵盖六个不同的主题领域，“ARC 的计算科学家 Matt Brown 说。

在与研究人员一对一合作时，Mohammed 对帮助研究人员在早期阶段将可视化整合到研究计算过程中特别感兴趣。“我使用可视化作为完成任务的一种手段，结合对人类如何感知不同形状、颜色等的理解，并使用这些信息来构建将其映射到其他数据集的算法。”简单地说，“我把人类放在循环中。

在世界舞台上继续积极开展外联活动

自从重新加入弗吉尼亚理工大学以来，Mohammed 作为演讲者、小组成员或获奖者参加了多个会议。9 月，她在 2023 年 Internet2 技术交流会上被认可为 Internet2 包容性 （I2I） 奖学金的获得者，该奖项旨在表彰教育、研究和信息技术领域的杰出女性。Mohammed 还是 2023 年 Web3D 会议的组委会成员。

最近，她受邀在世界卫生组织技术磋商会上就数字健康中人工智能的数据生命周期发表演讲，探讨人工智能 （AI） 及其对性和生殖健康护理的影响。“人工智能驱动的远程医疗平台可以为那些可能不容易获得实体医疗设施的人提供信息、咨询和支持，”穆罕默德说。在技术咨询会上，穆罕默德表示，该领域的计算研究必须解决伦理问题，包括数据隐私、偏见和文化敏感性。

在弗吉尼亚理工大学，Mohammed 正在为学生和教职员工贡献同样水平的热情、经验和专业知识。而且，尽管穆罕默德很高兴回到ARC和弗吉尼亚理工大学，但ARC团队也欢迎她的回归。

“我们很高兴 Ayat 回到 ARC，无论是因为她在可视化方面的技能，还是因为她为恢复我们的培训计划提供了巨大帮助。她的到来恰逢其时，以挽救该计划免于今年被搁置。作为该领域世界公认的专家，我期待着未来几个月的伟大成就，“研究计算副总裁Dane Skow说。