Лучшие визуализации научных данных 2014 года

Инновации
автор: Андрей Васильков  25 декабря 2014

Любое научное исследование порождает массу данных, которые предстоит проанализировать и преобразовать в ценную информацию. В то время как традиционные графики и таблицы помогают сформулировать выводы, средства расширенной визуализации выполняют другую задачу. Они дают возможность увидеть связи и прочувствовать суть изучаемого явления, порой приводя к совершенно другому уровню понимания. Перед вами подборка лучших примеров визуализации из разных областей науки.

1. Новый метод визуализации электрической активности мозга помогает анализировать сигнатуры мыслительных процессов. Справа вы видите паттерн работы мозга здорового человека. Снимки слева и по центру принадлежат двум людям в состоянии комы. По данным других обследований они оба находятся в плачевном состоянии, но разработка из области вычислительной биологии позволяет дать родственникам второго пациента обнадёживающий прогноз.

Изображение: Chennu et al. / PLoS Computational Biology

Изображение: Chennu et al. / PLoS Computational Biology

2. На территории США зерновыми засеяно 34 млн гектаров. Съёмка со спутника с применением светофильтров визуализирует всходы за счёт эффекта флуоресценции, происходящей под влиянием фотосинтеза. Так NASA помогает выполнять мониторинг пахотных земель.

Изображение: Центр космических полётов Годдарда.

Изображение: Центр космических полётов Годдарда.

3. Компьютерная симуляция корональных выбросов массы из солнечной атмосферы. Вырываясь из гравитационной ямы Солнца в разных направлениях, потоки заряженных частиц создают плазменные шнуры. Они скручиваются, теряют стабильность и описывают причудливые траектории. Взаимодействуя с магнитосферой Земли, заряженные частицы вызывают её возмущение и оптический феномен под названием «северное сияние».

Изображение: Amari et al. / Nature.

Изображение: Amari et al. / Nature.

4. Каждая линия в круге отображает передачу возбуждения между разными отделами мозга по данным ЭЭГ. Слева вы видите карту мыслительных процессов здорового человека, а справа – находящегося под воздействием псилоцибина, структурно подобного нейромедиатору серотонину.

Изображение: Petri et al. / Proceedings of the Royal Society Interface

Изображение: Petri et al. / Proceedings of the Royal Society Interface

5. Проблема статических методов визуализации в том, что они всегда отображают устаревшие данные. Это помогает давать ретроспективную оценку, но для принятия решений в режиме реального времени требуется видеть развитие текущей ситуации. Следующий видеофрагмент проекта Beccario отображает изменения океанских течений и облачного покрова на этапе стихания тропического шторма «Кристобаль». Перемещение воздушных масс показано в виде серых линий. Опасные зоны создаются в области их завихрений и повышенной плотности. Цветом обозначены температурные градиенты.

6. Джеймс Чешир (James Cheshire) решил показать распределение плотности населения более наглядно. Отринув границы государств, он отметил пиками её повышение и низинами – снижение относительно среднего уровня. Население самых крупных городов мира выделено жёлтыми пиками. Такой подход более наглядно иллюстрирует проблему перенаселения в Азии и выделяет малоосвоенные регионы куда лучше любых таблиц с сухими цифрами.

Изображение: James Cheshire / UCL Department of Geography.

Изображение: James Cheshire / UCL Department of Geography.

7. Эрик Фишер (Eric Fischer) отметил на карте социальные взаимодействия людей по данным полугодового мониторинга сообщений в Twitter. Устойчивые ветви обсуждений отображаются в виде дуги. Чем больше в ней участников и чем дольше поддерживается разговор, тем сильнее она выражена. Одни цепочки обсуждений развиваются на карте по часовой стрелке: к примеру, твиты начинаются в Лос-Анджелесе, продолжаются участниками из Нью-Йорка и Канады. Другие идут в обратном направлении, описывая дугу над Мексикой. Вместе они создают глобальные круги интерактивного общения.

Эрик Фишер проанализировал 13599092 твитов через Twitter streaming API.

Эрик Фишер проанализировал 13599092 твитов через Twitter streaming API.

8. У Дуга Кантера (Doug Kanter) в возрасте двенадцати лет был выявлен сахарный диабет. Через несколько лет он написал программное обеспечение, чтобы сравнить уровень глюкозы в крови со своей активностью и потреблением разных продуктов питания. Так родился проект «самый здоровый день в моей жизни», который помог ему выработать оптимальную стратегию. В эту диаграмму вошли результаты 91251 анализа уровня глюкозы в крови. Низкие значения выделены оранжевым. Референсные – белым. Повышенные – синим. Вдохновленный полученным опытом, он создал медицинское приложение и сервис визуализации измерений под названием Databetes, чтобы помочь другим больным сахарным диабетом.

Год жизни с диабетом (изображение: databetic.com).

Год жизни с диабетом (изображение: databetic.com).

9. Бенджамин Хенниг (Benjamin Hennig) сделал карту, демонстрирующую самые отдаленные уголки планеты. Он рассчитал минимальное время в пути от каждой точки на Земле до ближайшего крупного города, а затем изменил геометрию карты соответственно полученным данным. Гренландия выглядит на ней как одинокий пузырь, в то время как Азия как будто проваливается под тяжестью трети населения земного шара.

Изображение: Benjamin Hennig / University of Oxford.

Изображение: Benjamin Hennig / University of Oxford.

10. Астрофизик Кип Стивен Торн (Kip Stephen Thorne) стал не только автором идеи научно-фантастического фильма «Интерстеллар», но и создателем математической модели, описывающей поведение света вблизи сверхмассивной чёрной дыры (массой в сто миллионов солнечных) и образование её аккреционного диска. Визуализация всех гравитационных и релятивистских эффектов выполнялась по тщательным расчётам. Исходные данные заняли 0,8 петабайт, а обработка каждого кадра на мощных графических станциях занимала больше четырёх суток чистого времени.

Планета на фоне аккреционного диска чёрной дыры в фильме Interstellar.

Планета на фоне аккреционного диска чёрной дыры в фильме Interstellar.

«Аккреционный диск Гаргантюа, показанный в фильме, чрезвычайно слабый для типичных квазаров, – пишет Кип Торн в комментариях к фильму. – Он нагрет всего лишь на несколько тысяч градусов, излучает много света и почти не испускает рентгеновские и гамма-лучи. Такие диски могут существовать на поздних стадиях эволюции черных дыр. Поэтому диск Гаргантюа в фильме отличается от своего типичного изображения на различных популярных ресурсах по астрофизике».

По материалам моделирования Кип Торн сделал новые выводы, опубликованные в научной статье. Он уточнил процесс формирования сверх- и ультрамассивных чёрных дыр, а также характер проявлений различных эффектов, возникающих из-за искривления массивными объектами пространства-времени.

Поделиться
Поделиться
Tweet
Google
 
Читайте также
Chartio: онлайновый сервис для визуализации данных и создания интерактивных «приборных панелей»
Chartio: онлайновый сервис для визуализации данных и создания интерактивных «приборных панелей»
DataHero упрощает визуализацию данных, делая их анализ доступным для рядовых пользователей
DataHero упрощает визуализацию данных, делая их анализ доступным для рядовых пользователей
3D-визуализация воздушного трафика
3D-визуализация воздушного трафика
  • Aleksandr Konosevich

    Любопытного много, но если глянуть на вот это
    > 6. Джеймс Чешир (James Cheshire) решил показать
    то понимаешь, что России как таковой не существует…

    • las

      И Австралии и Китая тоже…

      • Aleksandr Konosevich

        У вас что, в школе по географии двойка была? Разумеется, что в пустынях и голых скалах в принципе жить как-то хреновасто… 8-)

        • Владимир Иванов

          А в вечной русской мерзлоте жить в самый раз? А, Санёк? Ты именно там сейчас проживаешь?

          • Aleksandr Konosevich

            (прищурившись) мы «пили на брудершафт»? 8-)

            PS специально для прохфессоров(tm): в Омске вечной мерзлоты не наблюдается — не довезли, видимо… ;-)

          • Владимир Иванов

            Алекс, это я к тому, что большая часть России- мерзлота, и там никто , практически, не живёт. Поэтому и кажется пустой. Как и многие другие большие страны: Канада, Австралия, Китай, США. Живёшь ли ты в Омске или в Томске , не суть важно.

          • Aleksandr Konosevich

            > и там никто , практически, не живёт.

            Зато растёт: тайга, например… 8-)

        • Сергей Песоцкий

          Канады, Аляски и Скандинавии тоже не существует. И что с того?

          • Aleksandr Konosevich

            B-) «Видишь суслика? А он есть!»(ц)

  • Александр Елсуфьев

    Интересно, мне показалось, или действтельно так: визуализация электрической активности мозга сделана на фоне макета головы Путина?

    • Roman Vasilenko

      +1

    • Бумбараш

      Интересно, в котором именно состоянии пациент.

  • Valera Kamenev

    Очень понравилось.принципиально иной взгляд на процессы.Я занимаюсь изучением психической энергии.Человечеству необходимо совершить переход лечений заболеваний от лекарств к психической энергией.Вот прекрасные планшеты иксперия.Детализация осцилограмм.Вот как из планшета сделать осцилограф?

    • Саша Про

      «Сядь, покак — узнаешь, как.»

Хостинг "ИТ-ГРАД"
© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2016
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.
«Партнер Рамблера» Почта защищена сервером "СПАМОРЕЗ" Хостинг "Fornex"