10 najlepších vedeckých obrázkov, videí a vizualizácií roka

Poznámka: Národná vedecká nadácia teraz prijíma prihlášky do súťaže 2018 Vizzies. Máte neuveriteľnú vizualizáciu vedeckého konceptu? Odošlite svoj projekt!

Všetci si príliš uvedomujeme, aké ťažké môže byť vysvetlenie vedy. Na opis pojmov, teórií, procesov a javov sa spotrebuje veľa slov – a dokonca aj po dôkladnom zvážení môžu tieto slová zapadnúť. Preto za posledné tri roky Populárna veda sa spojila s Národnou vedeckou nadáciou, aby ocenila najlepšie vedecké vizualizácie.

V rámci tohtoročných Vizzies vyzdvihujeme zložitú ilustráciu mozgových neurónov a vizuálne vysvetlenie jazyka kolibríkov. Oslavujeme lexikón amerického posunkového jazyka a fotografiu, ako hladná larva hviezdice pohybuje vodou okolo seba.

Ako sme vybrali tých najlepších z najlepších? Odborníci vybraní spoločnosťou Národná vedecká nadácia posúdili stovky príspevkov podľa ich vplyvu, schopnosti zjednodušiť pochopenie zložitého predmetu a originality. Tento panel odborníkov zredukoval zoznam na 50 finalistov – 10 ilustrácií, 10 interaktívnych návrhov, 10 fotografií, 10 plagátov a grafiky a 10 videí. Týchto 50 vizualizácií bolo predložených na verejné posúdenie. Konečný výsledok: Jeden víťaz výberu odborníkov a jeden víťaz výberu ľudí na kategóriu.

Toto sú naši víťazi:

“Hungry Starfish” je v podstate kalifornský produkt. William Gilpin, kandidát na doktorandské štúdium fyziky na Stanfordskej univerzite, zistil, že škola ponúka kurzy vo svojej morskej dedine v Tichom oceáne. Takže on a jeho kolegovia výskumníci vyrazili, pripravení na prestávku v laboratóriu. To, čo nakoniec našli, ich prekvapilo: hviezdice sa pohybujú pomocou stoviek prepracovaných rúrovitých nôh a zdá sa, že ovládajú aj vody okolo seba.

Keď sa vrátili do laboratória, zistili, že sa vykonalo len veľmi málo výskumu o spôsobe, akým hviezdice pohybujú vodou okolo nich, a tak sa sami pustili do hľadania – a ilustrovania – odpovede. „Hungry Starfish“ je v podstate prepracovaná časozberná fotografia, ktorá vznikla, keď všetky víry značky hviezdice boli zobrazené a skombinované do jedného prekvapivo jemného obrazu hviezdice superschopnosť. Tieto víry nie sú len pre zábavu: slúžia na jemné vtiahnutie rias do malých úst larvy hviezdice.

Mäkké roboty— tie, ktoré sú vyrobené výlučne z mäkkých materiálov — sa chystajú prevziať kontrolu. Sú teoreticky bezpečnejšie a odolnejšie ako kovové mechanoidy, ale vedci ešte celkom neprišli na praktické spôsoby, ako urobiť každú časť robota kašovitou. Octobot je krok (alebo osem) správnym smerom: je úplne mäkký, poháňaný chemickými reakciami, ktoré tlačia tekutiny a plyny do jeho končatín.

Keď výskumníci z Harvardu pracovali na návrhu robota, často používali fluorescenčné farbivá na lepšiu vizualizáciu jeho zložitého vnútorného fungovania. „Pre nás tieto farbivá vždy robili 3D tlačených Octobotov tak krásnymi a mysleli sme si, že z nich vznikne úžasná fotografia,“ hovorí spoluvedúci štúdie Ryan Truby, kandidát na doktorát z aplikovanej fyziky. "Dúfame, že naša fotografia osloví predstavivosť akademického aj širšieho publika, ktoré sa zaujíma o roboty, a inšpiruje víziu budúcich úplne mäkkých robotov, ako je Octobot."

Na vytvorenie tohto zložitého obrazu mozgu boli potrebné údaje z „v podstate desiatok, ak nie stoviek“ vedeckých zdrojov, hovorí vedúci tímu Greg Dunn, neurovedec z University of Pennsylvania.

Kombináciou ručných kresieb, optického inžinierstva, pozlátenia (proces leptania do zlata) a iných umeleckých a technických procesov vytvorili toto zobrazenie asi 500 000 neurónov, ktoré tvrdo pracujú. Je to „pripomienka, že najneuveriteľnejší stroj vo vesmíre“ je v každom z nás, napísal tím.

Sebareflektované bol predstavený vo Franklinovom inštitúte vo Philadelphii s cieľom podnietiť divákov, aby zvážili, čo pri pohľade na prepracovanú reprezentáciu mozgu vyzerá ako z vnútra mozgu. Okrem tohto obrazu celého mozgu pri pohľade zboku vytvoril Dunnov tím a rôzne iné diela s rôznym zameraním a rozlíšením.

Proteínová databanka RCSB každý mesiac zdieľa „molekula mesiaca“. Tento vírus zika mal tú česť byť hlavným obrázkom máj 2016.

Zväčšená ilustrácia odhaľuje niečo ako topografickú mapu infikujúceho agenta. Zobrazuje nielen obal, ktorý obklopuje vírus, ale aj RNA (v žltej farbe), ktorá v ňom žije a umožňuje mu replikovať sa. Keď bol obrázok prvýkrát zverejnený, vedci vedeli o víruse takmer 70 rokov, ale pochopenie choroby bolo obmedzené. „Štúdium vírusu Zika nadobudlo nový význam kvôli nedávnemu šíreniu vírusu v mnohých krajinách okolo zemegule a jej spojenie s vrodenými chybami a zriedkavým neurologickým ochorením,“ napísal vtedy ilustrátor.

Shane Loeffler začal pracovať na svojej aplikácii, Nadjazdová krajina, keď si uvedomil, že jeho vysokoškolské štúdium geovedy na University of Minnesota mu poskytlo jedinečný – a zábavný – pohľad na lietanie.

„Letel som ponad príval San Rafael,“ hovorí, „a mohol som sa pozrieť dolu a tam dole som udieral kladivami do tých skál a teraz som hore a čítam Článok na Wikipédii [o funkciách nižšie].“ Aplikácia využíva signály GPS, aby ľuďom ukázala topografiu krajiny pod nimi, ako aj špeciálne funkcie, ako sú stránky kde dinosaurus fosílie sú uložené v pôde. Loeffler, ktorý pracuje s malým tímom na ďalšom vývoji aplikácie, hovorí, že ju možno použiť aj na vylepšenie pešej turistiky a kempovania, výletov a iných aktivít, ktoré sú viazané na zem.

Americký posunkový jazyk je jazyk ako každý iný – no nedá sa ľahko usporiadať ako tradičný anglický slovník. Táto a ďalšie prekážky sťažujú rodičom nepočujúcich detí, aby im pomohli osvojiť si jazyk, hovorí Naomi Caselli, lektorka štúdií o nepočujúcich na Škole vzdelávania Bostonskej univerzity.

Caselli a jej tím sa rozhodli vziať všetky dostupné údaje ASL a usporiadať ich novým spôsobom. ASL-LEX organizuje 1 000 znakov do skupín na základe vecí, ako je podobný tvar ruky alebo pohyb. A čo viac, tieto malé uzly majú veľkosť podľa ich bežného používania, takže slová ako „kniha“ sa dajú nájsť o niečo ľahšie ako slovo ako „hrad“. to je už pomáha počujúcim učiteľom a rodičom komunikovať s nepočujúcimi deťmi a Caselli hovorí, že výskumníci tvrdo pracujú, aby zabezpečili tento trend pokračuje.

Eleanor Lutz nie je astronómka – študuje doktorát z biológie na Washingtonskej univerzite – ale rada si prezerá údaje, ktoré NASA zverejňuje. Tak dostala nápad zmapovať Mars- s viktoriánskym nádychom. „Na rozdiel od iných planetárne mapy, táto mapa používa viktoriánsky štýl inšpirovaný stredovekými kartografmi,“ hovorí Lutz. „Mapy vo viktoriánskom štýle pochádzajú z čias, keď väčšina sveta zostala záhadou a cestovatelia vedeli len o okolitých krajinách. Teraz, keď ľudia zmapovali celú zemeguľu, myslím si, že Mars prevzal našu kolektívnu predstavivosť ako ďalšiu záhadu, ktorú treba preskúmať. Chcel som, aby sa geografia Marsu stala hmatateľnejšou pre širokú verejnosť.“

Najťažšia časť? Overenie mena každá funkcia. "Keďže všetko na mape je správne podstatné meno, musel som to prejsť a ručne skontrolovať, či sú všetky názvy orientačných bodov a pôvod mena napísané správne."

Kedy Esther Ng sa rozhodla vizualizovať jazyk kolibríka, netušila, kam ju práca zavedie. V tom čase si nikto nebol istý, ako jazyk kolibríka vyzerá, hoci nové objavy o schopnosti malého vtáka mikropumpovať boli v móde.

"Je to také malé," hovorí Esther, študentka na University of Illinois so zameraním na vedecké a lekárske ilustrácie. "Dokonca aj s videom je veľmi ťažké ho zachytiť." Aby to napravila, zamierila do Field Museum v Chicagu. „Dovolili mi požičať si [vtáčika], aby som sa pozrel pod mikroskop, vytiahol jazyk a nakreslil, ako to je,“ hovorí. Nebolo to nič také, ako si predstavovala, ale práve tieto prekvapenia robia jej prácu tak príjemnou.

Video: Expert's Choice

„Situácia je veľmi tragická,“ hovorí vizualizér údajov Mauro Martino zmena podnebia. V skutočnosti je také smutné, že na mnohých výskumníkoch „cítite smútok,“ dodáva Martino. Dáva to zmysel: desaťročia svojho života a kariéry zasvätili výskumu katastrof a blížiacej sa záhuby. Ale Martino, tvorca a riaditeľ IBM Cognitive Visualization Lab, sa snaží obrátiť ich údaje do optimistickejších, vizuálnych príbehov, ktoré chcú ľudia sledovať a zdieľať so svojimi priateľmi.

V „Network Earth“ Martino a jeho tím vytvorili film, ktorý ukazuje prepojenia medzi všetkým životom na Zemi. Bol vytvorený, aby sprevádzal výskumný dokument o odolnosti Zeme publikovaný v Príroda. Zatiaľ čo práca bola teoretická, hovorí Martino, cieľom videa je ukázať, že „matematiku možno poeticky vyjadriť vizuálne“ a prinútiť ju tak, aby bola pre divákov na celom svete skutočná a hmatateľná.

Video: People’s Choice

Keď astronómovia Michael Brown a Konstantin Batygin zverejnili doteraz najlepší dôkaz existenciu deviatej planéty— masívny svet obiehajúci v najvzdialenejších končinách našej slnečnej sústavy — honba za tajomným nebeským telesom zaujala predstavivosť verejnosti. Toto video pre chicagské Adlerovo planetárium využíva tento fascinujúci výskum, aby návštevníkom ukázalo, ako sa takéto vedecké výskumy vyvíjajú.

„Naším cieľom v tejto show nebolo učiť ľudí o planéte Deväť a rozhodne ich nebolo presvedčiť, že planéta Deväť existuje,“ hovorí Patrick McPike, vizuálny inžinier v planetáriu. „Prehliadka je skutočne o vzrušení a procese vedeckého objavovania. Dúfame, že relácia privedie ľudí k väčšiemu zapojeniu do vedy, či už tým, že budú bližšie sledovať vedecké správy, alebo ich budú študovať sami.“