Лучшие визуализации научных данных 2013 года

Красивые фотографии микромира и снимки космоса часто встречаются в научно-популярных изданиях. Они действительно завораживают и впечатляют качеством изображения. По сравнению с ними большинство иллюстраций в рецензируемых научных журналах выглядят блёкло и представляют интерес разве что для узкого круга специалистов. Однако благодаря современным технологиями визуализации «больших данных» инфографика может передавать сложные выводы с доступной простотой и подлинным изяществом. Ниже приводится подборка таких удивительных работ по материалам исследований уходящего года.

«Компьютерра» уже писала о визуализации социальных связей на основе почты Gmail при помощи веб-приложения Immersion. Также затрагивалась тема наглядной демонстрации взаимосвязей людей через социальные сети для проведения полицейских расследований. Есть в современном обществе и ещё один социальный феномен, визуализировать который сложнее – «знакомые незнакомцы».

Жизнь в современном мегаполисе кажется хаотичной и преисполненной случайностей только на первый взгляд. Ниже на примере исследований шаблонов поведения 234 пассажиров в Сингапуре показаны их ежедневные встречи с другими (псевдо)случайными людьми в автобусе. Диаграмма отображает типичный круг «знакомых незнакомцев» всех участников исследования. Каждый день вокруг каждого из них находится своя довольно стабильная группа попутчиков, которая частично пересекается с другими.

Визуализация данных о характере распределения групп попутчиков (фото: Lijun Sun et al. / PNAS)

Компьютерное моделирование широко используется при анализе археологических находок. Оно снижает риск повреждения хрупкого материала, позволяет математически воссоздать утраченные фрагменты и выявить неочевидные поначалу детали. Такова и «лесная история окаменелости». 

Это изображение воссозданной по анализу компьютерной модели личинки златоглазки, жившей 110 млн лет назад. Оно проливает свет не только на анатомию самого насекомого и эволюционную историю его вида, но и позволяет судить о лесах раннего мелового периода, в которых обитал один из этих представителей сетчатокрылых насекомых. Взгляните на выросты. У современных златоглазок есть подобные структуры, захватывающие мельчайшие волоски с поверхности папоротников и создающие из них камуфляжный слой. 

Компьютерная модель окаменелости личинки златоглазки (фото: Ricardo P?rez-de la Fuente et al. / PNAS)

Сегодня узкие специалисты востребованы больше учёных, чей исследовательский дух отказывается замыкаться в рамках одной научной дисциплины, но так было не всегда. Английский математик и криптограф Алан Тьюринг известен не только как создатель модели абстрактной вычислительной машины, автор теста для оценки искусственного интеллекта и разработчик методов взлома многих систем шифрования, используемых нацистами. 

Он также внес важный вклад в математическую биологию, развив теорию морфогенеза. Тьюринг предположил, что многие упорядоченные процессы и структуры (такие как развитие органов и узоры на шкурах животных) образуются по одинаковому механизму за счёт взаимодействия двух регуляторных веществ. Одно из них (активатор) обеспечивает положительную обратную связь, а другое (супрессор) – отрицательную. Именно периодические изменения в соотношении влияния двух этих морфогенов и создают различные биологические паттерны. На изображении ниже показано, как по механизму Тьюринга под влиянием двух регуляторных генов формируется разное количество пальцев у мышей.

У мышей развивается разное количество пальцев под воздействием двух регуляторных генов. (изображение: Rushikesh Sheth et al. / Science)

Сам геном до недавнего времени рассматривали как линейную последовательность записей наследственной информации. Строки генетического кода пытались читать подряд, как книгу. Однако реальная взаимосвязь между его отдельными фрагментам гораздо сложнее, а и их характер также влияет на синтез белка.

Когерентность микронного масштаба в хроматине интерфазных ядер (изображение: Alexandra Zidovska et al. / PNAS).

В настоящее время разработаны новые методы для изучения генов в режиме реального времени. На следующей серии снимков представлена активность определённого гена во времени и изменения его пространственной структуры. Последняя — сама по себе одна из форм информации.